Заслуженный деятель науки РФ,
доктор медицинских наук, профессор А. С. Солодков
Кандидат педагогических наук А. Х. Талибов
Кандидат медицинских наук С. П. Марченко

Санкт-Петербургский государственный университет физической культуры им. П. Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург

Ключевые слова: левый желудочек, гипертрофия миокарда, ремоделирование сердца, тренировки, тяжелоатлеты, эхокардиография.

Ремоделирование сердца представляет собой комплексное изменение его структуры, функций и включает увеличение массы миокарда, дилатацию полостей и изменение геометрических характеристик желудочков (Н. Н. Шихвердиев, С. П. Марченко, 2002).

Ремоделирование сердца наиболее тщательно исследуется лишь в последние годы, как правило, в клинической практике. Это связано прежде всего с внедрением современных методов диагностики и лечения различных врожденных и приобретенных заболеваний сердца. Вместе с тем, очевидно, что значительные физические нагрузки, свойственные большому спорту, могут приводить к существенным морфологическим и функциональным изменениям миокарда, которые в ряде случаев приобретают черты патологических состояний.

Особенности ремоделирования сердца тяжелоатлетов в динамике при различных режимах тренировок практически не изучены. Поэтому цель исследования - выявление закономерностей морфофункциональных изменений левого желудочка (ЛЖ), определяемых методом эхокардиографии, у спортсменов высокой квалификации в динамике при различных режимах тренировок, максимальных нагрузках, а также после соревнований.

Методика исследования. Использовался аппарат ультразвуковой диагностики "Acuson-Sequoia". Определялись размеры полости ЛЖ, толщина его стенки, рассчитывались масса миокарда ЛЖ и индекс массы миокарда ЛЖ (ИММЛЖ), т. е. ее отношение к площади. Вычислялись также индекс сферичности (отношение поперечного размера ЛЖ к его длине) и индекс относительной толщины стенки ЛЖ (отношение двойной толщины задней стенки в диастолу к конечному диастолическому размеру ЛЖ). Кроме того, измерялись ударный объем крови, время циркулярного укорочения волокон миокарда как критерий его сократительной функции.

Исследование проводилось в период с 2002 по 2005 г., в нем приняли участие 37 тяжелоатлетов высокой квалификации (мастера спорта, мастера спорта международного класса).

В результате длительных тренировок неизбежно возникает ремоделирование сердца за счет гипертрофии миокарда и гиперфункции ЛЖ.

Ремоделирование считается адаптивным (рис. 1), если ЛЖ сохраняет эллипсоидную форму, нормальный индекс сферичности < 0,6, ИММЛЖ не превышает 228 г/м² и индекс относительной толщины стенки ЛЖ (ИОТСЛЖ) меньше 0,45.

Неадаптивным считали ремоделирование, если ЛЖ утрачивал эллипсоидную и приближался к шаровидной форме, индекс сферичности превышал 0,6, ИММЛЖ был более 228/м² и ИОТСЛЖ был выше 0,45 (рис. 2).

Неизменной считалась геометрия ЛЖ в том случае, если он сохранял эллипсоидную форму (индекс сферичности <0,6), ИММЛЖ не превышал 118 г/м² и ИОТСЛЖ был не более 0,45 (рис. 3).

С учетом этих критериев проведен анализ ремоделирования ЛЖ у тяжелоатлетов.

Все они были разделены на 3 группы:

- первую группу составили 14 спортсменов, тренирующихся с применением максимальных и субмаксимальных интенсивных тренировочных нагрузок и удачно выступивших на соревнованиях;

Рис. 1. Адаптивное ремоделирование левого желудочка

Рис. 2. Неадаптивное ремоделирование левого желудочка

Рис. 3. Левый желудочек с нормальной геометрией

- во вторую группу вошли 15 атлетов, также тренирующихся с использованием максимальных и субмаксимальных интенсивных тренировочных нагрузок и неудовлетворительно выступивших на соревнованиях, но, по данным врачебного контроля, все они имели клинические признаки перетренированности и перенапряжения (обморочное состояние, головные боли, боли в области сердца, одышка);

- третья группа представлена 8 спортсменами, которые имели травмы плеча, кистей рук, голеней и не набрали физической формы; они тренировались с использованием нагрузок малой интенсивности.

Распределение тяжелоатлетов по типу ремоделирования ЛЖ представлено на рис. 4.

На рис. 5 показана динамика среднего показателя скорости циркулярного укорочения волокон миокарда ЛЖ по группам. В 1-й группе средняя скорость циркулярного укорочения волокон миокарда ЛЖ увеличилась с 1,04 до 1,68 мс-1, во 2-й - уменьшилась с 1,06 до 0,92 мс^-1, в 3-й - увеличилась с 1,29 до 1,35 мс^-1.

Рис. 4. Распределение тяжелоатлетов по типу ремоделирования левого желудочка

Рис. 5. Динамика показателя средней скорости циркулярного укорочения волокон миокарда ЛЖ в соревновательном периоде

Рис. 6. Динамика среднего показателя ударного объема крови левого желудочка

Представленные показатели позволяют оценить степень готовности сердечно-сосудистой системы к предельным нагрузкам. Спортсмены, относящиеся к 1-й группе, характеризуются высокой средней скоростью циркулярного укорочения волокон миокарда ЛЖ при максимальных нагрузках. Это позволяет считать, что у спортсменов этой группы волокна миокарда ЛЖ находятся в состоянии хорошего тонуса, что дает возможность выполнять максимальные по объему и интенсивности нагрузки. 2-я группа характеризуется снижением средней скорости циркулярного укорочения волокон миокарда ЛЖ. Это связано со слабой готовностью сердечно-сосудистой системы спортсменов к предложенным нагрузкам. Спортсмены 3-й группы имели достаточно большой перерыв в тренировке, поэтому скорость циркулярного укорочения волокон миокарда ЛЖ у них оказалась меньше, чем в 1-й группе.

Таблица 1. Сопряженность признаков сердца

Таблица 2. Оценка значимости эффектов К-го порядка

1 - порядок эффекта означает: сочетание какого количества исследуемых факторов влияет на распределение частот в таблице сопряженности.
2 - критерий х²² максимального правдоподобия (Likelihood Chi-square).
3 - критерий х²² Пирсона (Pearson Chi-square).

Таблица 3. Оценки значимости связи частот с эффектами факторов

Таблица 4. Факторы, влияющие на результат спортсменов

В качестве предлагаемого показателя готовности сердечно-сосудистой системы к нагрузкам можно использовать максимальные значения средней скорости предложенной константы. Использование этих данных может осуществляться только с учетом процессов восстановления и не должно приниматься за абсолютный критерий. Вместе с тем учет состояния сердечно-сосудистой системы является одним из важнейших показателей состояния спортсменов, а предложенная методика его оценки достаточно информативна и может использоваться в комплексном контроле тренировочного процесса тяжелоатлетов, а также при планировании тренировочных нагрузок.

Ударный объем крови ЛЖ характеризует способность сердечно-сосудистой системы приспосабливаться к увеличению нагрузок. Повышение нагрузок до уровня, близкого к максимальному, предполагает напряжение всех функций организма. Это, в свою очередь, требует увеличения объема и скорости кровотока, что объясняется прежде всего повышенной потребностью организма в кислороде. Поэтому способность к быстрому увеличению ударного объема крови ЛЖ может быть объективным критерием степени функциональной подготовленности спортсменов.

На рис. 6 показана динамика среднего показателя ударного объема крови ЛЖ по группам.

В 1-й группе средний показатель ударного объема крови ЛЖ вырос с 65 до 86 мл, во второй - уменьшился с 68 до 44 мл, в 3-й - снизился с 92 до 77 мл.

1-я группа (хорошо подготовленные спортсмены) характеризуется 30 %-ным увеличением ударного объема крови. Для 2-й группы характерен обратный тип реакций сердечно-сосудистой системы на нагрузку, что может трактоваться как перенапряжение и перетренированность спортсменов. В 3-й группе в связи с большим перерывом в тренировках требуется индивидуальный подход к параметрам и объемам нагрузки. Анализ полученных данных проводился с учетом современных представлений о патогенезе адаптации миокарда к физическим нагрузкам. В результате воздействия совокупности этих факторов происходит ремоделирование ЛЖ.

Значительная часть показателей, полученных в ходе исследования, являются категоризированными, т.е. оцениваемыми качественно. Для анализа изменений, характеризующих спортивные результаты, установления силы и значимости связей между признаками с учетом их взаимодействия и объективизации анализируемой информации применен логлинейный анализ - эффективный метод многомерного моделирования по таблицам сопряженности.

Проверялась гипотеза о наличии связи различных факторов с интегральным показателем, отражающим результат соревнований (по расчетному индексу).

Были проанализированы таблицы сопряженности признаков для выявления наличия связи первых двух признаков с интегральным показателем результата соревнований (табл. 1).

Степень влияния эффектов факторов и их взаимодействия на ожидаемые частоты наблюдений определена по данным таблицы коэффициентов парциальной и маргинальной ассоциации с последующей оценкой их значимости по методу χ2 для полной насыщенной модели. В табл. 2 приведены оценки значимости эффектов К-го порядка.

Для проверки гипотезы о влиянии этих факторов на интегральный показатель, отражающий результат соревнований, и выявления взаимодействия факторов строится табл. 3. Она позволяет дать оценку значимости связи частот с эффектами 1-2-го порядка в полной насыщенной модели для ожидаемых частот наблюдений. В данной таблице в графе 1 (порядок эффекта) факторы кодируются следующим образом: 1 - геометрия ЛЖ (geometry); 2 - скорость циркулярного укорочения волокон миокарда (speed); 3 - интегральный показатель, отражающий спортивный результат (Integr). Из таблицы видно, что значимыми являются эффекты парных взаимодействий факторов (уровень значимости во второй строке таблицы <0,05).

Из содержания таблицы также следует, что достоверными являются эффекты взаимодействия второго и третьего факторов (р<0,05), т. е. на результат влияет прирост скорости циркулярного укорочения волокон миокарда в тренировочном периоде. Степень влияния на частоты наблюдений для этих двух факторов рассчитана с использованием критерия χ² и составляет 69,5 %. Значимые эффекты факторов в сумме объясняют наблюдавшиеся в исследовании частоты на 91,2 %.

Степень влияния других факторов и их взаимодействия на ожидаемые частоты наблюдений определена по данным таблицы коэффициента парциальной и маргинальной ассоциации с последующей оценкой их значимости по методу чІ для полной насыщенной модели (табл. 4).

Из проведенного анализа следует, что на результат, оцененный по интегральному показателю достоверности, влияют интенсивность предыдущего тренировочного цикла, наличие соматических расстройств, травмированность, скорость циркулярного укорочения волокон миокарда. Логлинейный анализ этих факторов проведен с демонстрацией таблиц, по которым анализировалось влияние исследуемых параметров.

Заключение. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие обобщения. Функции сердца и особенности его ремоделирования определяются прежде всего уровнем физической и функциональной подготовленности спортсменов, а также интенсивностью тренировочных нагрузок и состоянием здоровья. При этом выявленные изменения могут проявляться в двух формах. Если физические нагрузки адекватны тренированности спортсменов и состоянию их здоровья, то ремоделирование сердца осуществляется по адаптивному типу или с нормальной геометрией ЛЖ (см. рис. 1 и 3). В том случае, когда мышечные нагрузки не соответствуют функциональной подготовленности спортсменов, развиваются процессы перетренированности и перенапряжения, дизадаптационные расстройства, а также предпатологические и даже патологические состояния. В этих условиях ремоделирование ЛЖ происходит по неадаптивному типу с существенным нарушением функций сердца и его геометрических параметров (см. рис. 2).

Выявление и анализ кардиальных факторов у спортсменов позволяет индивидуализировать режимы тренировок и повышать их соревновательные достижения. Исследования показали значительную вариативность выполнения физических упражнений, связанную с индивидуальными особенностями тяжелоатлетов, что настоятельно требует и индивидуального подхода к содержанию и методам тренировки спортсменов различных весовых категорий (А. Х. Талибов, 2005).

Уместно отметить, что выявленные изменения функций сердца и особенностей его ремоделирования укладываются в концепцию образования функциональной системы адаптации к физическим нагрузкам (А. С. Солодков, 1988). Такая система у спортсменов представляет собой вновь сформированные взаимоотношения нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов для решения задач адаптации к конкретной профессиональной деятельности. При этом в одних случаях могут развиваться функционально-приспособительные изменения, в других же сдвиги функций будут носить черты патологических реакций.

Необходимо также указать, что эхокардиография является эффективным неинвазивным методом, позволяющим оценить геометрию желудочков и контролировать параметры гемодинамических изменений в периоды интенсивных физических нагрузок в процессе годичного тренировочного цикла. На основе этих данных можно осуществлять коррекцию тренировочного процесса для предотвращения возникновения предпатологических и патологических состояний, а также сохранения и повышения работоспособности спортсмена.

1. Аптон, Г. Анализ таблиц сопряженности / Г. Аптон; пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1982. - 143 с.

2. Марченко, С. П. Ремоделирование левого желудочка у больных с приобретенными пороками сердца / С. П. Марченко, А. В. Цап // Материалы VII межвуз. науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых. - СПб., 2001. - С. 26.

3. Солодков, А. С. Физиологические основы адаптации к физическим нагрузкам: лекция / А. С. Солодков; Гос. ин-т физ. культуры им. П. Ф. Лесгафта. - Л.: [б. и.], 1988. - 46 с.

4. Талибов, А. Х. Индивидуализация тренировочной нагрузки тяжелоатлетов высокой квалификации на основе комплексного контроля: дис.... канд. пед. наук / А. Х. Талибов; Санкт-Петерб. гос. ун-т физ. культуры им. П. Ф. Лесгафта. - СПб., 2005. - 180 с.: ил.

5. Шихвердиев, Н. Н. Комбинированная кардиопротекция при протезировании клапана аорты по поводу стеноза с одновременным выполнением реваскуляризации миокарда / Н. Н. Шихвердиев, Ю. И. Гороховатский, Н. Ю. Соловьева // Материалы VI съезда сердечно-сосудистых хирургов. - М., 2000. - С. 101.

6. Шихвердиев, Н. Н. Хирургическое лечение инфекционного эндокардита правых камер сердца / Н.Н. Шихвердиев // Шестой Всероссийский съезд сердечно-сосудистых хирургов: тез. докл. и сообщ. - М., 2000. - С. 35.