МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯ В СПОРТЕ

Abstract

INVESTIGATION OF COMPETITION STRESS OF ATHLETES GOING IN FOR DIFFERENT KINDS OF SPORT ACCORDING TO INDICES OF HEART RATE VARIABILITY

N.A. Agadzhanyan, the full member of Russian Academy of Medical Science, Russian Academy of Natural Science, Russian Economic Academy, Dr. Hab., professor

T.E. Batotsyrenova, Ph. D., lecturer

Yu.N. Semenov, the head of institute of application of new medical technologies "Ramena"

A.N. Kislitsyn, S.V. Ivanov

Key words: athletes, sport competitions, stress, heart rate variability, vegetative regulation

The article deals with the results of investigations of the competition stress of the athletes going in for different kinds of sport according to the indices of the heart rate variability (HRV). 94 participants of competitions of different levels going in for such sport games as volley-ball, mini-football, boxing, free wrestling, power-lifting, bullet shooting have been investigated. In order To analyze the heart rate variability APK "Varicard" and ISKIM-6 software have been used. The quantitative estimation of the stress level that the athletes have during competitions have been made in terms of indices of the heart rate variability. It has been shown that the changes of the vegetative regulation under the conditions of the competition stress have been characterized by the considerable reduction of the indices reflecting the activity of the parasympathetic part (pNN50, RMSSD, SDNN, HF%) and the activity increase of the sympathetic part (SI, AMo) of the vegetative nervous system. The direction and availability of dynamics of the indices changes of heart rate variability depend on kind of sport, type of vegetative regulation and class of athletes and the importance of competitions.

СОРЕВНОВАТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС У ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СПОРТА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

Действительный член РАМН, РАЕН, РЭА, доктор педагогических наук, профессор Н.А. Агаджанян
Кандидат биологических наук, доцент Т.Е. Батоцыренова
Директор института внедрения новых медицинских технологий "Рамена" Ю.Н. Семенов
Кандидат биологических наук А.Н. Кислицын,  
заслуженный тренер РФ, доцент С.В. Иванов

Ключевые слова: спортсмены, соревнования, стресс, вариабельность сердечного ритма, вегетативная регуляция.

Введение. С развитием компьютерных технологий и программного обеспечения в последние десятилетия отмечается новый подъем интереса к исследованию вариабельности сердечного ритма (ВСР) как в клинической практике, так и в прикладной физиологии. В то же время число работ, посвященных изучению ВСР у спортсменов, несмотря на актуальность исследований, недостаточно и в настоящее время отмечается неразработанность данного направления [6, 7, 9].

Цель работы - исследование функционального состояния спортсменов, занимающихся различными видами спорта, в условиях соревнований по показателям вариабельности сердечного ритма.

Организация и методика исследований. Для решения поставленной цели были обследованы спортсмены - участники соревнований различного уровня (республиканских, областных, городских, вузовских), которые проходили в 2003 и 2004 гг. во Владимире и Улан-Удэ. Всего в исследованиях приняли участие 94 спортсмена -добровольца, занимающихся спортивными играми (волейбол, мини-футбол), единоборствами (вольная борьба, бокс), силовым троеборьем (пауэрлифтинг) и пулевой стрельбой (табл. 1).

У каждого обследуемого кроме основных антропометрических показателей определяли индекс массы тела (ИМТ), насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом (SрO₂), измеряли артериальное давление (АД), записывали электрокардиограмму (ЭКГ) в одном из стандартных отведений. Запись ЭКГ осуществляли в положении сидя до и после выполнения соревновательной нагрузки. Длительность регистрации ЭКГ - 5 мин.

Для анализа ВСР использовали серийно выпускаемый программно -аппаратный комплекс "Варикард" [10]. Параметры ВСР оценивали при помощи программного обеспечения ИСКИМ 6. Применяли временные и частотные методы анализа ВСР. Рассчитывалось до 40 показателей, характеризующих ВСР и соответствующих требованиям международных стандартов, опубликованных в 1996 г. [4]. Данные лиц с нарушениями ритма сердца из обработки исключали. Полученный экспериментальный материал был сведен в электронные таблицы "Microsoft Excel XP" и обработан с использованием общепринятых математико -статистических методов расчета основных параметров выборочных распределений.

Результаты исследований и их обсуждение. Достижение того или иного уровня функционирования организма или его определенных систем обеспечивается благодаря деятельности механизмов регуляции и управления. Мобилизация резервов происходит в результате изменения уровня активности регуляторных систем, в частности это связано с усилением тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Анализ показателей ВСР, полученных до и после соревновательной нагрузки, выявил значительные изменения в реакции сердечно-сосудистой системы во всех исследуемых группах. Наибольши е изменения претерпевал индекс напряжения (ИН) (по Р.М. Баевскому) или стресс-индекс (SI), характеризующий степень напряжения регуляторных систем. Этот показатель вычисляется на основании анализа графика распределения кардиоинтервалов - вариационной кривой (функции распределения - F_NN). Для более точного построения функции плотности следует переходить от ее эмпирического представления в виде гистограммы к более точному - в виде производной от вариационной кривой (f_NN=F'_NN). Хорошее приближение к вариационной кривой дает гладкая аппроксимация ее эмпирического аналога - полигона частот методом наименьших квадратов. Полигон частот определяется как частота попадания NN-интервалов в диапазон (от - Ґ до NN_i) и строится следующим образом: NN-интервалы сортируют в порядке возрастания, отчего образуется вариационный ряд, элементы которого (называемые порядковыми статистиками ) являются абсциссами полигона частот, а соответствующие ординаты, называемые накопленной частотой , рассчитываются по формуле:

F_i(NN_i)=(i-0,5) / n, i=1,2,...,n,

где i - номер текущего элемента вариационного ряда, а n - общее количество NN-интервалов. Вариационная кривая содержит более точную информацию о свойствах вариационного ряда, чем полигон частот.

Таблица 1. Основные показатели, характеризующие обследуемые группы, М±т

Стресс-индекс определяли по формуле:

,

где: AMo - максимальное значение функции плотности f_NN. AMo означает приращение вариационной кривой (функции распределения F_NN), соответствующее ширине класса DNN, и определяется как произведение тангенса угла наклона касательной к функции распределения F_NN в точке моды (Mo) на ширину класса гистограммы - DNN (использовался стандартный шаг гистограммы - DNN=50 мс). Амплитудное значение функции плотности характеризует количество кардиоинтервалов (в процентах от общего количества NN-интервалов) в классе гистограммы шириной DNN, при условии их равномерного распределения в этом классе с плотностью, соответствующей тангенсу угла наклона касательной к функции распределения F_NN в текущей точке аргумента. Mo - значение аргумента, соответствующее максимальной точке функции плотности распределения кардиоинтервалов. MxDMn - вариационный размах.

Известно, что в норме ИН колеблется в пределах 80-150 условных единиц (у.е.). Этот показатель чрезвычайно чувствителен к усилению тонуса симпатической нервной системы. Небольшая нагрузка (физическая или эмоциональная) увеличивают ИН в 1,5-2 раза, значительные нагрузки - в 5-10 раз. У больных с постоянным напряжением регуляторных систем ИН в покое равен 400-600 у.е. У больных с приступами стенокардии и инфарктом миокарда ИН в покое достигает 1000-1500 у.е. [1, 3].

Реакция на соревновательную нагрузку была однотипной, но с различной силой проявления. Разным был и предстартовый уровень напряжения регуляторных систем, как у отдельных спортсменов, так и у представителей различных видов спорта. Самый низкий ИН до соревнований был отмечен у волейболистов и футболистов, т.е. у представителей командных игровых видов спорта. В тех видах спорта, в которых успех в соревнованиях зависит от индивидуальных усилий спортсмена, стресс-индекс (SI) до начала соревнований был значительно выше.

Наиболее высокие абсолютные значения SI как до, так и после соревнований были зарегистрированы у боксеров, что, видимо, обусловлено уровнем экстремальности данного вида спорта. Так, у спортсмена Ф. перед боем SI составил 4118,27 у.е., после него - 2739,42. У боксера П. - 246,11 и 7698,56 соответственно. Оба спортсмена имеют примерно одинаковый уровень спортивной подготовленности и достигли своих целей, выиграв поединки, но физиологическая "цена" победы у каждого своя.

Сравнительный анализ уровня ИН у боксеров в условиях тренировки и соревнований показал, насколько велика разница уровня SI. Видимо, она обусловлена моментом соревнований, эмоциональным фактором, при том что физическая нагрузка на тренировках продолжительностью 2 ч интенсивнее.

Наиболее информативными временными показателями ВСР были AMo, pNN50, RMSSD, D, SDNN. Причем наибольшие изменения претерпевала AMo. Известно, что активация центрального контура управления согласно двухконтурной модели Р.М. Баевского, усиление симпатической регуляции во время психических или физических нагрузок проявляется в стабилизации ритма, уменьшении разброса длительностей кардиоинтервалов, увеличении количества однотипных по продолжительности интервалов, т. е. ростом АМо. В наших исследованиях она увеличивалась на 145,97% у волейболистов, на 154,5% - у футболистов, на 173,92% - у борцов и уменьшалась на 22,5% у стрелков.

Значение pNN50 в группах игровиков и единоборцев уменьшилось на 82-99%, у спортсменов, занимающихся силовым троеборьем , - на 57,9%, а у стрелков отмечалось его увеличение на 86,6%. После соревнований часто наблюдалось нулевое значение этого показателя.

Анализ частотных характеристик ВСР выявил во всех группах спорта, кроме пулевой стрельбы, выраженное (до 91,5% у волейболистов и борцов) снижение суммарной мощности спектра (ТР) и абсолютных значений (в мс²) его составляющих (HF, LF, VLF, ULF) при одновременном возрастании ЧСС, что свидетельствует о высоком уровне симпатической активации у представителей этих видов спорта в результате соревновательной нагрузки. У стрелков отмечалась обратная картина: прирост тотальной мощности спектра и его компонентов после соревнований. Наибольшее изменение суммарной мощности было отмечено именно в группе стрелков-пулевиков - увеличение HF (в мс²) на 112,65%.

Что касается относительных значений спектральных компонентов, то во всех группах отмечалось закономерное уменьшение HF%. Во всех группах, кроме группы пауэрлифтеров, отмечался рост VLF%. В группах бокса и вольной борьбы прирост VLF% составил 112 и 94%. Динамика LF% была разнонаправленной в разных группах.

Для дальнейшего анализа динамики показателей ВСР спортсмены были распределены на 4 группы в зависимости от исходного уровня ИН или от типа вегетативной регуляции [11]. В первую группу были включены спортсмены с исходным SI меньше 50, во вторую - от 51 до 100, в третью - от 101 до 160 и в четвертую - больше 160. Количество спортсменов по группам представлено в табл. 2.

У волейболистов во всех четырех группах отмечается преобладание LF% компонента спектра как до, так и после соревнований. В то же время динамика изменений LF% была неоднозначной. Если в первых двух группах отмечается повышение активности вазомоторного центра (LF%) при одновременном подавлении дыхательных волн (HF%) после соревнований, то в 3-й и 4-й группах общим было снижение LF% и рост VLF%.

У борцов перед соревнованиями не было ни одного спортсмена с ИН меньше 50 у.е., в связи с чем они распределены на три группы. Во всех группах до соревнований отмечалось преобладание LF%. После соревнований у борцов произошло уменьшение LF% и HF% и значительный рост VLF%. Таким образом, динамика показателей ВСР у единоборцев имеет свои особенности по сравнению с представителями командных игровых видов спорта.

Следует отметить существенное изменение таких показателей спектрального анализа ВСР, как индекс централизации (IC) и отношение вазомоторных волн к дыхательным (LF/HF). IC увеличивался более чем на 100% во всех группах, кроме группы стрелков-пулевиков, где он уменьшался (на 3,36%) после соревнований. У игровиков отмечался резкий рост LF/HF (на 186% у волейболистов), тогда как у единоборцев этот показатель изменялся не так существенно - увеличивался на 36-57% после соревнований. Максимальное значение этого показателя перед соревнованиями было отмечено у спортсменов, занимающихся силовым троеборьем (12,0), после соревнований он составил у них 17,0. У футболистов LF/HF после соревнований был еще больше - 23,6, тогда как перед игрой - 9,3.

Наши исследования выявили, что динамика показателей ВСР зависит также от уровня и значимости соревнований и уровня квалификации спортсменов.

Заключение. Высокий уровень психоэмоциональных и физических нагрузок, характерный для современного спорта, особенно в условиях соревнований, оказывает сильнейшее стрессорное воздействие на организм спортсменов. В наших исследованиях дана количественная оценка уровня напряжения регуляторных систем до и после соревнований по показателям ВСР в некоторых видах спорта. Особенно высоким психоэмоциональным напряжением отличаются соревнования по спортивным играм и в единоборствах. У спортсменов в этих видах спорта отмечалось увеличение SI в 20-30 раз и больше по сравнению с фоном, что свидетельствует о состоянии сильнейшего функционального напряжения и перенапряжения, на грани срыва адаптации. Наибольший градиент SI был у футболистов - 1202,57%, что обусловлено, видимо, тем, что эти соревнования характеризуются не только высоким эмоциональным накалом, но и достаточно высоким уровнем экстремальности. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

· направленность и выраженность динамики показателей ВСР во время соревнований зависят от вида спорта, от типа вегетативной регуляции, от уровня и значимости соревнований, от уровня квалификации спортсменов;

· перед соревнованиями вегетативная регуляция сердечного ритма у спортсменов в командных видах спорта находится в определенном равновесии: у них менее выражено напряжение регуляторных систем по сравнению с единоборцами;

· суммарная мощность спектра (ТР) и его составляющих (HF, LF, VLF, ULF) после соревновательной нагрузки существенно снижается у спортсменов во всех группах, кроме группы стрелков-пулевиков, в которой отмечена обратная картина;

· динамика относительного вклада составляющих спектра (в %) характеризовалась снижением HF% во всех группах; характер изменений LF% и VLF% зависит от вида спорта и от уровня исходного ИН;

· наиболее информативными показателями ВСР при исследовании соревновательного стресса были SI, АМо, pNN50, ТР, HF, LF, VLF, VLF%, IC, LF/HF.

Исследования соревновательного стресса по показателям ВСР свидетельствуют о необходимости проведения дальнейших работ в этом направлении. Полученные результаты могут быть использованы в спортивной практике для профилактики перенапряжений и более успешного управления учебно-тренировочным процессом.

Таблица 2. Распределение спортсменов по типам вегетативной регуляции, %

Литература

1. Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П. Учение о здоровье и проблемы адаптации. - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2000. - 204 с.

2. Агаджанян Н.А., Кислицын А.Н. Резервы организма и экстремальный туризм. - М. Просветитель. 2002. - 304 с.

3. Баевский Р.М., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения. М., 2000.

4. Вариабельность сердечного ритма. Стандарты измерения, физиологической интерпретации и клинического использования. - СПб.: АОЗТ "Институт кардиологической техники". 2000. - 64 с.

5. Вяткин Б.А. Управление психическим стрессом в спортивных соревнованиях. - М.: ФиС. 1981. - 112 с.

6. Жужгов А.П. Вариабельность сердечного ритма у спортсменов различных видов спорта: Автореф. канд. дис. Ижевск, 2002. - 26 с.

7. Медведев А.П. и др. Анализ вариабельности ритма сердца у спортсменов: Учеб. пос. - Н.- Новгород: Изд-во НГМА. 1999. - 52 с.

8. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. - М.: Медицина, 1988. - 254 с.

9. Немиров А.Д. Информативность параметров ВСР у спортсменов: Автореф. канд. дис. Ярославль. 2004. - 24 с.

10. Семенов Ю.Н., Баевский Р.М. Аппаратно-программный комплекс "Варикард" для оценки функционального состояния организма по результатам математического анализа вариабельности сердечного ритма /Вариабельность сердечного ритма. Ижевск,1996, с. 160-162.

11. Шлык Н.И., Сапожникова Е.Н. Об особенностях медленноволновой структуры вариабельности ритма сердца у школьников с разной исходной активностью регуляторных систем организма. Науч. тр. 1-го съезда физиологов СНГ /Под ред. Р.И. Сепиашвили. Т. 1. - М.: Медицина - Здоровье, 2005, с. 149.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!
 

Реклама: