ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ СПОРТСМЕНОВ ПРИ НАГРУЗКАХ ДО "ОТКАЗА" ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ СПОРТСМЕНОВ ПРИ НАГРУЗКАХ ДО "ОТКАЗА" ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

Хорьяков В.А.

Горловский государственный педагогический институт иностранных языков

Аннотация. Приводятся результаты изучения функциональных возможностей спортсменов при выполнении работы большой мощности до "отказа". В исследовании принимали участие кандидаты в мастера спорта по спортивным единоборствам. Определена прогностическая ценность отдельных математических показателей кардиоритма. Это позволило установить, что наибольшей информативностью для прогнозирования максимального времени работы спортсмена в режиме большой мощности обладает дисперсия кардиоинтервалов R-R.

Ключевые слова: кардиоритм, дисперсия интервалов R-R, индексы Р.М. Баевского и Я.Г. Никитина, автокоррелограмма.

Анотацiя. Хор’яков В.А. Оцiнка функцiональних станiв спортсменiв при навантаженнях до "вiдмови" за показниками серцевого ритму. Наводяться результати вивчення функцiональних можливостей спортсменiв при виконаннi роботи великоi потужностi "до вiдмови". У дослiдженнi брали участь кандидати в майстри спорту зi спортивних единоборств. Визначено прогностичну цiннiсть окремих математичних показникiв кардiорiтма. Це дозволило встановити, що найбiльшою iнформативнiсть для прогнозування максимального часу роботи спортсмена в режимi великоi потужностi мае дисперсiя кардiоiнтервалiв R - R.

Ключовi слова: кардiорiтм, дисперсiя iнтервалiв RR, iндекси Р.М. Баевського i Я.Г. Нiкiтiна, автокорелограма.

Annotation. Horiakov V.A. Evaluation of functional state of athletes under loads up to "failure" by indicators of heart rate. The results of the functional capacity of athletes at work more power to the "failure" are given. The study involved the candidates for master of combative sports. Determined the predictive value of some heart rate mathematical characteristics. It revealed that most informative for predicting the maximum working time in high power mode has the dispersion of the intervals R-R.

Key words: heart rate, the variance of the intervals RR, indexes of Baevsky and Nikitin, autocorrelation.

Введение.

Актуальность исследований детерминирована необходимостью определения прогностической ценности математических показателей сердечного ритма в плане предсказания способности тренированного человека выполнять работу большой мощности до относительного исчерпания его функциональных возможностей.

В настоящее время различные математико-статистические характеристики распределения сердечного ритма используют для прогнозирования готовности человека к деятельности в экстремальных условиях [15], определения физиологической цены адаптации к различным видам деятельности [14, 17, 20, 21], изучения зависимостей между функциональным состоянием механизмов нейро- и психодинамики и регуляции сердечного ритма [9, 12], оценки реактивности организма детей и тренированных спортсменов на нагрузки различной мощности и длительности [2-4, 7, 11, 22, 24]. С этой целью определяют значительное количество статистических показателей кардиоритма, которые в различной степени характеризуют участие симпатического и парасимпатического отделов нервной системы и гуморального канала в регуляции сердечной деятельности [1, 2, 6, 13, 16, 18, 19]. При всей неоднозначности и различной трудоемкости определения этих показателей, в литературе отсутствует сравнительный анализ их прогностической информативности в плане оценки напряжения регуляторных механизмов сердца при воздействии факторов различной модальности, и в частности, мышечных нагрузок различной модальности, мощности и длительности.

Работа выполнена в соответствие с планом научно-исследовательской работы кафедры физического воспитания Горловского государственного педагогического института иностранных языков по инициативной теме "Психофизиологические и физиологические критерии адаптации организма человека к мышечной деятельности".

Цель, задачи работы, материал и методы.

Цель исследований заключается в определении прогностической ценности некоторых математико-статистических характеристик сердечного ритма для оценки функционального напряжения организма квалифицированных спортсменов - единоборцев при выполнении велоэргометрической нагрузки большой мощности до "отказа".

Для достижения цели последовательно решали две взаимосвязанные задачи:

Измеряли аэробную производительность и физическую работоспособность спортсменов.
Определяли прогностическую ценность математических показателей сердечного ритма в плане предсказания времени выполнения спортсменами нагрузки большой мощности до предела их функциональных возможностей.

Методы и организация исследований

В первой серии исследований у квалифицированных спортсменов - единоборцев 20 ± 0,5 лет (n = 48) определяли максимальное потребление кислорода по методике Astrnd-Rhyming [23], физическую работоспособность по тесту PWC₁₇₀ [8], а также регистрировали время бега на дистанции 2000 и 5000 м. Во второй серии исследований те же спортсмены выполняли велоэргометрическую нагрузку большой мощности (3 Вт/кг) до "отказа". У них до и в процессе нагрузки через каждые три минуты регистрировали в грудных отведениях по схеме Л.А. Бутченко [5] не менее 100 кардиоциклов. Интервалы R-R измеряли с точностью до 10^-3. Показатели вариабельности сердечного ритма рассчитывали в соответствии с рекомендациями Европейского кардиологического общества [1996] по программе "Excell-97". В результате обработки динамического ряда интервалов R-R были получены значения центральных моментов 1-4-го порядков (, , σ², Ме), вариационного размаха (Δ), моды (Мо), коэффициентов вариации (СV), построены вариационные пульсограммы и автокоррелограммы. В совокупности эти показатели достаточно полно описывают динамический ряд интервалов R-R [6, 7, 9, 22]. На основании эмпирических данных рассчитывали: амплитуду моды в процентах (АМо, %), индексы Р.М. Баевского [1] и Я.Г. Никитина [13]. Для определения зависимостей между изучаемыми переменными использовали ранговый коэффициент Спирмена. В расчет принимали его достоверные значения на уровне r ≥ 0,3. С учетом приближения выборок к закону нормального распределения для оценки достоверности различий использовали t-критерий Стьюдента [10].

Результаты исследований.

Для достижения поставленной цели определяли время изменения каждого статистического показателя динамического ряда интервалов R-R (табл. 1). При этом для показателей СV и АМо% избирали величины, на 50 и более процентов отличающиеся от таковых в конце третьей минуты нагрузки. Для показателей вариабельности кардиоритма (σ², Δ), значений автокоррелограммы (= 0,3; = 0), индексов Я.Г. Никитина и Р.М. Баевского использовали величины, превышающие значения этих показателей в два и более раза. Методом вариационной пульсометрии определяли момент смещения вариационной кривой влево с одновременным ее расширением либо вправо с ее сужением [1, 2].

Таблица 1 Время изменения регуляции сердечного ритма по некоторым математико-статистическим показателям, индексам и методам
Показатели		Время, мин. ()
Статистические показатели	σ²	12,3 ± 3,3
	СV	13,8 ± 2,1
	Δ	13,0 ± 1,5
	АМо%	13,8 ± 1,2
Индексы	Никитина = Δ/ АМо%	13,8 ± 1,4
	Баевского = АМо% / 2ΔМо	14,3 ± 1,9
Вариационная пульсометрия		15,0 ± 2,0
Автокорреляционный анализ	= 0,3	13,8 ± 1,8
Автокорреляционный анализ	= 0	14,0 ± 1,6

В результате такого методологического подхода было установлено, что время изменения регуляции сердечного ритма, определяемое с помощью таких показателей, как СV и АМо%, = 0,3 автокоррелограммы и индекса Я.Г. Никитина, совпадает по средним значениям и практически не отличается (р > 0,05) от времени изменения таких показателей, как дисперсия (σ²), вариационный размах (Δ), индекс напряжения Р.М. Баевского , = 0 автокоррелограммы и вариационной пульсометрии (табл. 1).

Очевидно, любой из изученных математических показателей (табл. 1) может быть использован для определения среднего по группе времени изменения качества регуляции сердечного ритма, а следовательно и для оценки степени функционального напряжения организма спортсменов. Однако, остается невыясненным вопрос информативности этих показателей в плане прогнозирования отношения конкретного индивидуума к выполнению непрерывной работы большой мощности "до отказа".

Задачу решали путем определения статистических зависимостей между математическими показателями сердечного ритма и способностью спортсменов выполнять значительную по мощности и длительности мышечную нагрузку. Об этой способности судили по интегральному показателю (1).

(1)

В качестве составляющих интегрального показателя (ИП) использовали показатели аэробной производительности и выносливости (МПК, мл/мин×кг; бег на дистанцию 2 000 и 5 000 м), а также физической работоспособности (PWC₁₇₀, Вт/кг).

В результате корреляции интегрального показателя с временем изменения каждого математического параметра, описывающих закономерности распределения интервалов R-R было установлено следующее (табл. 2).

Таблица 2 Взаимосвязь интегрального показателя (ИП) с временем изменения математико-статистических характеристик сердечного ритма
Показатели		ИП
Статистические показатели	σ²	0,81
	СV	0,20
	Δ	0,10
	АМо%	0,16
Индексы	Никитина	0,20
Индексы	Баевского	0,09
Вариационная пульсометрия		0,12
Автокорреляционная функция	= 0,3	0,09
Автокорреляционная функция	= 0	0,14

Интегральный показатель высоко и достоверно (р < 0,01) коррелирует только со временем изменения дисперсии сердечного ритма (σ²) и достаточно значительно (r = 0,79) связан с фактическим (17,4 ± 0,18 мин) временем работы спортсменов на велоэргометре. После стабилизации кардиоритма вдвое, т.е. уменьшение величины дисперсии на ту же величину, спортсмены в среднем через 5,1 ± 0,21 мин. прекращали выполнение велоэргометрической нагрузки.

Дисперсию, как и другие показатели вариабельности сердечного ритма (Δ, СV) используют для описания функции "разброса" интервалов R-R и оценки степени участия центрального контура управления в регуляции сердечного ритма при нагрузках различной модальности, мощности и длительности [1-4]. По существу, для тех же целей и на основании изучения того же динамического ряда интервалов R-R рассчитывают различные индексы, показатели вариационной пульсометрии и автокорреляционной функции [1, 9-13]. Отсюда - очевидная взаимозависимость различных показателей кардиоритма, так как все они в большей или меньшей степени отражают состояние вагусного (или) симпатического отделов нервной системы в регуляции сердечной деятельности.

Время изменения этих показателей практически одинаково (табл. 1), что позволяет использовать любой из них для определения среднего по группе времени работы спортсменов. Для оценки степени напряжения организма отдельного спортсмена и прогнозирования времени выполнения индивидуумом непрерывной работы большой мощности целесообразно использовать наиболее информативный из всех изученных нами показателей, а именно - дисперсию сердечного ритма.

Выводы.

Для определения среднего по группе спортсменов-единоборцев времени изменения кардиоритма при велоэргометрической нагрузке "до отказа", а следовательно, и степени напряжения регуляторных механизмов может быть использован любой из изученных математических показателей этого ритма.
Время изменения качества регуляции сердечного ритма индивида с оценкой по дисперсии высоко коррелирует с интегральным показателей аэробной производительности и физической работоспособности. Это позволяет использовать дисперсию для оценки функционального напряжения организма конкретного спортсмена и на этом основании прогнозировать время его работы в диапазоне большой мощности "до отказа".

Перспективы дальнейших исследований сопряжены с изучением прогностической ценности дисперсии сердечного ритма в плане предсказания функциональных возможностей спортсменов различных дисциплин к выполнению больших по мощности и предельных по длительности нагрузок циклического характера.

Литература:

1. Баевский Р.М. Кибернетический анализ процессов управления сердечным ритмом // Актуальные проблемы физиологии и патологии кровообращения / Под ред. Р.М. Баевского - М.: Медицина, 2006. - С. 161.

2. Баевский Р.М. Ритм сердца у спортсменов / Р.М. Баевский, Р.Е. Могилянская. - М.: Медицина, 1986. - 143 с.

3. Босенко А.И. Состояние механизмов регуляции сердечного ритма у юношей 16-17 лет при работе до отказа с обычной и повышенной мотивацией / А.И.Босенко // Фiзичне виховання, спорт i культура здоров’я у сучасному суспiльствi. - 1999. - С. 279-283.

4. Босенко А.И. Оценка резервных возможностей дыхания, кардио- и гемодинамики юных спортсменов / А.И.Босенко, А.Г.Белинова, Т.Н. Цонева // Гигиена и санитария. - 1996. - С. 20-22.

5. Бутченко Л.А. Электрокардиография в спортивной медицине / Л.А. Бутченко. - Л.: Медгиз, 1963. - 206с.

6. Дулiба О.Б. Характеристика фiзичноi працездатностi i вегетативноi кардiорегуляцii у студенток - спортсменок / О.Б.Дулiба, А.В.Мальований, О.Б. Семенова // Мат. наук. конф. "Iндивiдуальнi психофiзiологiчнi особливостi людини та професiйна дiяльнiсть". - Киiв-Черкаси, 2001. - С. 33.

7. Дутов В.С. Динамика показателей сердечного ритма во время выполнения ступенчато возрастающей нагрузки на велоэргометре у обследуемых с различными уровнями физической работоспособности / В.С.Дутов, А.Е.Северин, С.А.Шастун, А.С. Шастун // Теор. и практ. физич. культ. - 2007. - №4. - С. 14-16.

8. Карпман В.Л. PWC170 - проба для определения физической работоспособности / В.Л. Карпман, З.Б.Белоцерковский, В.Г. Любина // Теор. и практ. физич. культ. - 1969. - №10. - С. 44.

9. Коваленко С.О. Дослiдження взаемозв’язкiв нейродинамiчних показникiв та параметрiв варiативностi серцевого ритму / С.О.Коваленко, Л.I. Кудiй, Г.П. Бабаченко // Мат. наук. конф. "Iндивiдуальнi психофiзiологiчнi особливостi людини та професiйна дiяльнiсть". - Киiв-Черкаси, 2001. - С. 55.

10. Логвиненко А.Д. Измерения в психологии: математические основы / А.Д. Логвиненко. - М.: МГУ, 2008. - 248 с.

11. Лысенко Е.Н. Особенности физиологической реактивности организма мальчиков 10 - 11 лет в зависимости от возраста и адаптации к физическим нагрузкам / Е.Н. Лысенко // Матер. симпоз. "Особливостi формування та становлення психофiзiологiчних функцiй в онтогенезi". - Киiв-Черкаси, 1999. - С. 61.