Abstract FEATURES OF VEGETATIVE REGULATION OF WAVE PROCESSES IN CENTRAL AND PERIPHERAL HEMODYNAMICS OF YOUNG SPORTSMEN (ON EXAMPLE OF SAMBO-WRESTLING) A.P. Isaev, Dr. Biol., professor S.A. Kabanov, Ph. D., honored coach of the Russian Federation, lecturer A.R. Sabirjanov, Ph. D., S.A. Lichagina South-Ural state university, Chelyabinsk Key words: vegetative activity, capacity of spectrum of parameters of blood circulation, wave fluctuations, sympathetic and parasympathetic regulation, passive and active orthostases, physiological mechanisms. The estimation of the person's condition forecasting, finding-out of the reserve opportunities of an organism with the attraction of the various spectral methods of the R-R analysis have started to be used since the 60th. The specificity of the nonparametric methods is the simplicity of the algorithm of the calculation and the high speed of the processing. The features of the vegetative regulation at the young athletes at the orthostase were examined in the spectrum of the capacity and the wave activity of the some parameters of the blood circulation. The physiological mechanisms of the vegetative support of the activity of the athlete are found-out at the completing of the functional tests. The studying of changes of the cardiac rate slow wave fluctuations, the arterial pressure and the tone of vessels opens the opportunities for the estimated activity, diagnostics and the forecasting of the condition of a person, the revealing of the reserve opportunities of an organism.
|
ОСОБЕННОСТИ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ГЕМОДИНАМИКИ ЮНЫХ СПОРТСМЕНОВ (НА ПРИМЕРЕ САМБО) Доктор биологических наук,
профессор А.П. Исаев Южно-Уральский государственный университет, Челябинск Ключевые слова: вегетативная активность, мощность спектра показателей кровообращения, волновые колебания, симпатическая и парасимпатическая регуляции, пассивный и активный ортостазы, физиологические механизмы. Оценка прогнозирования состояния человека, выяснение резервных возможностей организма с привлечением различных спектральных методов анализа R-R начали использоваться с 60-х гг. [6, 7]. Спецификой непараметрических методов является простота алгоритма вычисления (в большинстве случаев используется трансформация Фурье) и высокая скорость обработки. Р.М. Баевским и М.К. Чернышовым [4] была выдвинута гипотеза о связи колебательных процессов в организме с деятельностью различных уровней системы управления физиологическими функциями. В клинической медицине и физиологии наиболее широко известны колебания частоты сердечных сокращений в зависимости от фазы дыхания. Однако дыхательная аритмия - не единственный путь колебаний ЧСС. Еще в 30-х гг. удалось обнаружить колебания ЧСС с периодами 10 и 15-20 с, а также с еще большими периодами - до 60-80 с. (их назвали медленными волнами) [20]. С помощью информационного компьютерного подхода удалось выявить колебания ЧСС с периодами от 36-150 с. до 17-50 мин [11]. Как полагают Р.М. Баевский [3], А.Н. Флейшманн [14], наиболее медленные колебания ЧСС определяются какими-то эндокринными и метаболическими процессами. L. Goodman [21], подвергнув спектральному анализу колебания вентиляции легких человека, выявил ее изменения с периодами от 1 до 180 мин. По принятым с 1996 г. стандартам, медленноволновые колебания физиологических параметров - от 0,04 до 0,003 Гц получили название очень низкочастотных составляющих (Very Low Frequency - VLF). Их основная частота находится в диапазоне 0,01 Гц. Далее следуют низкочастотные (Low Frequency - LF) составляющие, связанные с медленными колебания ми периодичностью от 0,15 до 0,04 Гц. В зарубежной и современной отечественной литературе их называют среднечастотными [2, 10, 17]. И, наконец, высокочастотные (High Frequency - HF) составляющие, формирующи еся дыхательными волнами (ДВ) в диапазоне 0,15 - 0,45 Гц. Более дискуссионна природа LF компоненты, которая, по мнению одних авторов, служит маркером симпатических влияний [16, 17], особенно когда измеряется в относительных единицах. По мнению других [9], она обеспечивается влиянием как симпатических, так и вагальных механизмов барорефлекторной регуляции ритма сердца. Распределение мощности и основная частота LF и HF не фиксированы и могут варьировать вследствие симпатических и парасимпатических модуляций продолжительности R - R интервалов. Физиологическая природа VLF-компоненты наименее изучена. Однако, по мнению Н.С. Хаспековой [15], мощность VLF в диапазоне до 0,01 Гц отражает степень активности церебральных эрготропных систем. Мы попытались объяснить механизмы волновой активности системы кровообращения у юных спортсменов (16-18 лет), для которых помехоустойчивость является специфической реакцией, связанной с перераспределением крови из-за смены положения тела. По убеждению V. Convertino [19], при пассивном и активном ортостазе выявляется активность разных механизмов кровообращения. Методика исследования. Исследования проводились при помощи тетраполярной биоимпедансной реополиграфии с использованием компьютерной технологии "Кентавр II РС" [1, 5]. Изучение спектра колебаний величин важнейших показателей гемодинамики проводилось за 250 кардиоинтервалов. Система "Кентавр" регистрировала параметры кровообращения за каждое сокращение сердца и при помощи трансформации Фурье выдавала спектр колебаний частот следующих показателей: продолжительности кардиоинтервалов (R - R), систолического артериального давления (САД), амплитуды импеданса малых (АИМС), крупных сосудов (АИКС), аорты (АИА), ударного объема (УО). Динамика медленноволновых колебаний изучалась на 17 спортсменах, занимавшихся борьбой самбо 3-4 года и имеющих первый разряд и звание кандидата в мастера спорта, а два спортсмена были мастерами спорта. Исследования проводились в положении лежа на спине, в пассивном и активном ортостазе. Результаты исследования и их обсуждение. Прежде всего мы проанализировали динамику общей мощности спектра колебаний ключевых показателей кровообращения (рис. 1). На рис. 1 показана общая мощность спектра в условных единицах. Из рисунка видно, что только величина УО мало варьирует при пассивном и активном ортостазе. Этот критерий кровообращения является интегральным регулируемым параметром, который сохраняет стабильность интеграций других компонентов гемодинамики. В положении стоя возникает статистически достоверный рост мощности всего спектра колебаний УО, вероятно, в связи со снижением устойчивости его регуляции. Наиболее изменчивым по мощности спектра являлся параметр САД. Его вариабельность росла от этапа к этапу. Хотя АД также считается интегральным параметром кровообращения, однако он значительно варьирует при пассивном и особенно при активном ортостазе, указывая на ярко выраженную неустойчивость регуляции систолического давления. Следует подчеркнуть, что АД изменялось по скорости распространения реоволн в крупных сосудах. Общая мощность колебательной активности последовательно нарастала только при регистрации амплитуды пульсации мелких сосудов на пальце ноги. Мощность спектра колебаний крупных сосудов голени нарастала при пассивном ортостазе и возвращалась к исходному уровню при активном. Колебания пульсации аорты, наоборот, падали при пассивном и выраженно росли при активном ортостазе. Анализ общей мощности спектра колебания сосудов и некоторых показателей центральной гемодинамики выявил сложную мозаику разноуровневых спектров вегетативной активности обеспечения мышечной деятельности. Влияние гравитационных воздействий выразилось как в однонаправленных, так и в разнонаправленных изменениях мощности спектра колебаний сосудов и кардиогемодинамики. Наиболее яркие изменения наблюдались соответственно в показателях волновой активности САД, крупных сосудов, аорты, мелких сосудов, R-R. Наиболее стабильные характеристики мощности спектра волновых колебаний отмечались в показателях УО. Таким образом, видя различную колебательную активность сосудистых регионов, мы можем говорить и о разном уровне вегетативного регуляторного напряжения, удержания амплитуд пульсации импеданса. Можно отметить параллельность роста мощности колебаний АД, амплитуды мелких сосудов, аорты и УО в состоянии активного ортостаза. Колебания кардиоинтервалов и амплитуды крупных сосудов имели тенденцию к снижению мощности всего спектра волновой активности сердечно-сосудистой системы. Имеется достаточное количество данных, обобщенных в трудах В.М. Хаютина в соавт. [17], А.А. Астахова [2], свидетельствующих о комплексном воздействии на реакцию сосудов физиологических, химических, физических, морфологических факторов. Фазная и тоническая активность предполагает их разные химические свойства [12]. Показано, что гликолиз является осциллятором, играющим роль триггерного механизма, обеспечивающего генерацию ритмических, фазных сокращений. П. Хочачка, Дж. Семеро [18] выявили, что на уровне клетки субмикрос копические колебания структуры совпадают с ритмикой окислительных процессов. Многое в механизме физиологической активности сосудов зависит от их месторасположения к тканевым факторам и влияния на крупные сосуды и аорту периферических и центральных регуляторов. На рис. 2 приводится сравнительная динамика величины колебаний показателей спектра, выраженная в процентах. Не представлены данные до 0,05 Гц, поскольку в своей динамике они совпадают с приведенным спектром средних волн колебаний. Левая половина рисунка отражает симпатическую активность, правая - парасимпатическую. Отчетливо видно, что при пассивном и активном ортостазе преобладает нарастание симпатической и падение парасимпатической (прежде всего дыхательной) волновой активности. Однако наиболее выражены изменения медленных дыхательных волн в диапазоне менее 0,02 Гц и быстрых в диапазоне 0,1 Гц. Мы можем с увереннос тью отметить, что описанное выше увеличение мощности спектра АД и амплитуды импеданса малых сосудов было связано именно с этим обстоятельством. Подчеркнем одну особенность: спектр медленновол новой активности вырос как при малом снижении амплитуды при неизменном АД (пассивный ортостаза), так и при выраженном снижении амплитуды и значительном подъеме АД (активный ортостаза) при абсолютном приросте общей мощности спектра, безусловно, за счет роста медленноволновой и снижения дыхательной активности.
Рис. 1. Динамика общей мощности спектра колебаний 6 показателей кровообращения при пассивном (белая заливка) и активном (серая заливка) ортостазе в сравнении с исходным положением тела (черная заливка) у 11 борцов
Рис. 2. Динамика (в %) относительноволновой активности в положении лежа за 250 ударов сердца: R--R, САД, амплитуды импеданса малых (АИМС), крупных (АИКС) сосудов, аорты и ударного объема (УО) в диапазонах медленных, средних, дыхательных и высокочастотных волн. Черные столбики - реакция на пассивный ортостаз, белые - на активный Видна также общая тенденция снижения этих двух видов спектра волн кардиоинтервалов. Можно полагать, что у борцов снижена вибрация, связанная с ритмом сердца, и повышена связь медленной вибрации малых сосудов. Возможно, это объясняется преобладанием сосудистого компонента барорефлексов над сердечным. Кстати, роль медленных волн снижена до УО и совсем незначительна в остальных диапазонах. Разницу в спектральной мощности колебаний малых и крупных сосудов при активном ортостазе можно объяснить неодинаковой степенью участия в этом рефлексе. Вместе с тем напрашивается и такое объяснение. Крупные сосуды более подвержены симпатической (центральной) регуляции, чем мелкие. Последние более зависимы от периферических, тканевых факторов регуляции. В спектре средневолновой активности также статистически достоверно выражена волновая активность малых и крупных сосудов, совсем не проявляются волны аорты, УО. Только при активном ортостазе повышается спектр средних волн кардиоинтервалов. Не исключено, что в этом диапазоне свою роль могут играть урежение дыхания и наложение волн средней и дыхательной колебательной активности. В высокочастотном спектре волн более 0,1 Гц отчетливо чередуются последовательное снижение процента быстрых волн в положении пассивного ортостаза и достоверный рост в положении активного ортостаза. Возможно, это связано как с нарастанием парасимпатических регуляторных влияний, так и с ростом числа артефактов в положении спортсмена стоя. Как видно, наблюдалось повышение колебаний надсегментарного характера (медленные волны). При этом колебания R-R и УО, наоборот, снизились. Этот механизм мы объясняем преобладанием барорефлекторной регуляции R-R, и, можно полагать, что регуляция венозных сосудов менее подвержена вегетативным воздействиям надсегментарного характера и это отразилось на изменении мощности УО. Что касается симпатического отдела сегментарной регуляции, то он характеризовался разнонаправ ленными изменениями R-R и колебанием импеданса крупных сосудов при увеличении частоты колебаний малых сосудов и снижении колебаний САД и УО. Наряду с этим следует констатировать, что отсутствие изменения колебаний импеданса аорты связано со снижением на нее симпатических влияний. В спектре дыхательных волн отмечается вагальная направленность с ярко выраженными колебания ми спектра волновой активности импеданса крупных сосудов и САД. Меньшая величина колебаний спектра отмечена у остальных исследуемых показателей. Наблюдались разнонаправленные изменения величин колебаний показателя спектра HF крупных сосудов и САД. Можно полагать, что механизм дыхательных и высокочастотных колебаний по спектру векторного действия одинаков и международный стандарт (1996 г.) вполне правомерно объединяет их в единое целое. Действительно, за форму HF компоненты ответственна эфферентная вагальная активность. Парадоксальны на первый взгляд изменения волновой активности кардиоритма в высокочастотном спектре колебаний. Мы объясняем этот механизм перераспределением крови вследствие разности преднагрузки с большого и малого круга кровообращения. Вегетативная регуляция изменяет вектор действия в сторону активации центральных механизмов кровообращения. В наших исследованиях у спортсменов не обнаружено урежения и учащения пульса с ростом медленных волн сердечного ритма, которые наблюдала Д.И. Жемайтите [8]. Мы, наоборот, в процессе пассивного и активного ортостаза наблюдали снижение медленных и дыхательных волн R-R на фоне соответственно как урежения, так и учащения пульса. В заключение следует отметить необходимость установления взаимосвязи между очень медленными колебаниями параметров дыхания и ЧСС. Низкая колебательная активность ритма сердца и УО миокарда свидетельствуют о минимизации функций в связи со снижением напряжения и ростом адаптоспособности человека к различным режимам воздействий эндогенного характера. Информационный подход позволил с помощью диагностирующей системы "Кентавр" получать данные спектрального анализа системы гемодинамики. Известно [17], что для полной характеристики колебаний необходимо знать не только их периоды, но и значения амплитуд, степень регулярности и постоянства фаз. Характер периодичности колебательных процессов выражается логистической кривой с наличием высших и низших точек, уравнений регрессии и полиномов для аппроксимации данных [20]. Если, например, фазы колебаний с разными периодами совпадают, то амплитуды суммарного отклонения увеличиваются, и наоборот. Важно отметить, что гистограмма периодических процессов сохраняет вид при изменении масштабов воздействия, т.е. если рассматривать процессы во времени, можно выделить ряд механизмов и группы процессов. Изучение динамики медленноволновых колебаний ЧСС, АД и тонуса сосудов открывает возможности для оценочной деятельности, диагностики и прогнозирования состояния человека, выявления резервных возможностей организма [6]. Выводы 1. Установлено, что динамика волновой активности шести показателей кровообращения в исходном положении лежа, при пассивном и активном ортостазе имеет свои специфические особенности, зависящие от механизмов интеграции и вегетативной регуляции обеспечения деятельности. 2. Наблюдалось идентичное пиковое повышение мощности спектра частот кардиоинтервалов и импеданса крупных сосудов при пассивном ортостазе. Барорефлекторные воздействия оказали активирующее влияние на волновую активность кардиоинтервала и амплитуду колебаний импеданса крупных сосудов. 3. Мощность колебательной активности малых сосудов и относительная невысокая мощность (чего?) вызваны вазоконстрикцией и соответствуют повышению волновой активности систолического артериального давления соответственно при пассивном и особенно при активном ортостазе. 4. Наблюдалась синхронизация мощности показателей волновой активности аорты и УО. 5. Выявлены разнонаправленные изменения динамики величины колебаний показателей кровообращения в спектре медленных и дыхательных волн. Обнаружена взаимосвязь колебаний систолического артериального давления и импеданса крупных сосудов в данных спектрах. 6. Наблюдалось повышение среднечастотных колебаний ритма сердца при пассивном и активном ортостазе. При пассивном ортостазе выявлено повышение величины колебаний показателей спектра малых и крупных сосудов Литература 1. Астахов А.А. Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью системы "Кентавр"). В 2 т. Челябинск, 1996. 2. Астахов А.А. Медленноволновые процессы гемодинамики. Инжиниринг в медицине "Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы" // I всероссийский симпозиум. Сб. науч. тр. II научно-практической конференции. -Челябинск: АТМН, 2000, с. 50-63. 3. Баевский Р.М., Нидеккер И.Г. Спектральный анализ функции сердечного автоматизма // В кн.: Статистическая электрофи зиология. I: 751. Вильнюс. 1968. 4. Баевский Р.М., Чернышов М.К. Некоторые аспекты системного подхода к анализу временной организации функции в живом организме//В кн.: Теоретические и прикладные аспекты временной организации биосистем. - М.: Наука, 1976, с. 174-186. 5. Быков Е.В., Исаев А.П., Сашенков С.Л. Спорт и кровообращение: возрастные аспекты. Челябинск, 1998. - 63 с. 6. Ващилло Е.Г., Зингерман А.М., Константинов М.А. и др. Исследование резонансных характеристик сердечно-сосудистой системы // Физиология человека. 1983, с. 257-265. 7. Вегетативные расстройства: Клиника, лечение, диагностика. Под ред. А.М. Вейна. - М.: Медицина, 2000. -752 с. 8. Жемайтите Д.И. Вегетативная регуляция и развитие осложнений ишемической болезни сердца // Физиология человека.1989, т. 15, № 2, с. 3 - 13. 9. Исаев А.П., Астахов А.А., Куликов Л.М. Функциональные критерии гемодинамики в системе тренировки спортсменов (индивидуализация, отбор, управление): Учеб. пос. - Челябинск: ЧГИФК, 1993. - 170 с. 10. Исаев А.П., Быков Е.В., Аминов С.А. и др. Информационный подход. Проблемы и перспективы российского образования и здравостроения// Валеология. 2000. № 4, с. 4-8. 11. Никулина Г.А. К вопросу о "медленных" ритмах сердца // В кн.: Математические методы анализа сердечного ритма.- М: Наука, 1968. 12. Уилмор Дж.X., Костилл Д.Л. Физиология спорта и двигательной активности /Пер. с англ. - Киев: Олимпийская литература, 1997. 13. Федоров Б.М. Стресс и система кровообращения. - М.: Медицина, 1991. - 296 с. 14. Флейшманн А.Н. Медленные колебания гемодинамики. - Новосибирск: Наука, 1998. 15. Хаспекова Н.С. Регуляция вариативности ритма сердца у здоровых и больных с психогенной и органической патологией мозга: Докт. дис. - М.: ИВНД и НФ РАН, 1996. - 217 с. 16. Хаютин В.М. Сосудисто-двигательные рефлексы. - М.: Наука, 1984. - 376 с. 17. Хаютин В.М., Лукошкова Е.В. Спектральный анализ колебаний ЧСС - известное, спорное, неизвестное. Инжиниринг в медицине "Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы"//I всероссийский симпозиум. Сб. науч. тр. II научно-практической конференции. - Челябинск: АТМН, 2000, с.71 - 80. 18. Хочачка П., Семеро Дж. Биохимическая адаптация /Пер. с англ.- М.: Мир, 1988. - 568 с. 19. Convertino V.R. Aerobic Fitness, Endurance Iraining and Ortostatic Intolerance / Exercise and Sport Sciences Reviews, American College of Sports Medicine Series., New York, Toronto, London. -1987. - V. 15. - P. 223 - 259. 20. Fleisch F., Beckmann. Die raschen Schwargungen der Pulsfrequenz registriert mit dem Pulszeitschreiber. Zeitschr ges exp Med 1932; 80: 487 - 510. 21. Goodman L. Oscillatory Behavior of ventilation in resting men. IEEE Biomed Engn. 1964; 11: 82 - 95.
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! |
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме