Determining the correlation between hemodynamic parameters and running speed in middle distances students-runners through the dual model of blood circulation of lower limbs

Бесплатный доступ

Issues of simulation of blood filling and blood circulation of runners’ lower limbs are considered. The dual model of body links conductivity is proposed, taking into account the specific resistance of blood and tissue, as well as transections of vessels and body segments. It is shown, that the resistance changes, recorded during rheography, are inversely related to the square of sum of the transections of blood vessels and tissue of the investigated segment. Comparison of changes of anacrota amplitude with the modulation of competitive running speed, power of heart muscle operation with the running speed and with blood circulation of lower limbs links was carried out. Carried out clustering of athletes allows them to be divided into two groups of athletes and it is possible to provide the performance of individual training tasks, which are oriented in terms of volume and intensity for each group.

Еще

Athletics, middle distance running, students-athletes, individualization of training, rheography, hemodynamics, blood microcirculation, impedance, conductivity, systole, regression, cluster analysis

Короткий адрес: https://sciup.org/140250159

IDR: 140250159

Текст научной статьи Determining the correlation between hemodynamic parameters and running speed in middle distances students-runners through the dual model of blood circulation of lower limbs

Введение. Реографические исследования в спортивной практике являются одним из распространенных способов изучения функционального состояния кардио-респираторной системы спортсменов, которое связывается с их спортивной подготовленностью [1, 5, 6, 8]. Наиболее часто подобные исследования осуществляются в видах спорта с локомоторными движениями: плавании, легкоатлетическом беге, гребле и т.п. [3, 6, 9]. В последнее время оригинальные реографические исследования стали проводиться и в практике физического воспитания, в адаптивной физической культуре [2, 4]. Однако в силу того, что реография дает лишь опосредованное представление о периферическом сопротивлении току крови в сосудах и об объеме циркулирующей крови, интерпретация результатов реографического исследования часто не верифицируется и носит описательный характер [7].

Цель исследования . В этой связи представляется актуальным рассмотреть особенности реографических измерений и сопоставить результаты измерений с реальными спортивными результатами, осуществить кластеризацию спортсменов-средневиков по реографическим параметрам и спортивным результатам.

Методы исследования . Для решения указанных выше задач рассматривались результаты реографических исследований голени и бедра студентов, занимающихся легкой атлетикой, специализирующихся в беге на средние дистанции. Фиксировались 11 общепринятых показателей характерных точек реограммы [7, 9]. Было обследовано 22 студента в возрасте 20-24 лет со спортивной классификацией 1-й взрослый разряд – мастер спорта.

Результаты реографических исследований сопоставлялись со средней скоростью бега, реализуемой испытуемыми в соревновательных условиях.

Использовались методы регрессионного и кластерного анализа. Уровень статистической значимости справедливости нулевых гипотез был установлен равным 0.05. Применялся лицензионный пакет комплексного анализа данных Stadia 8.0/prof.

Результаты исследования. В простейшем приближении сегмент участка тела, исследуемого с помощью реографа, можно представить в виде двух параллельных резисторов, расположенных между электродами реографа. Пусть сопротивление первого резистора Rb будет равно сопротивлению тканей сегмента тела, расположенного между электродами реографа, а сопротивление второго резистора Ra будет равно сопротивлению крови в сосудах сегмента, объем которой меняется по некоторому закону, определяемому сердечным ритмом, вместе со временем проведения измерений. Тогда общее сопротивление R сегмента тела между двумя электродами будет равно:

RaRb

R = Ra + Rb .                               (1)

L          L

При этом: Rа = ρa Sa и Rb = ρb Sb , где ρa , ρb – удельные сопротивления крови и ткани, соответственно;

– расстояние между электродами;

Sb – средние площади поперечного сечения кровеносных сосудов и ткани ис- следуемого сегмента тела, соответственно.

Тогда общее сопротивление будет равно: pa pb

R =                   .

Из (2) следует, что показания реографа при измерениях будут определяться удельными сопротивлениями крови и тканей и средними сечениями сегментов тела, которые, в свою очередь, будут зависеть от размеров сегмента, и расположением элек- тродов на измеряемом участке.

Кроме того, при сокращении сердца объем крови в сосудах увеличивается, что приводит к возрастанию давления крови на стенки сосудов и площади поперечного сечения Sa . Продифференцировав (2) по Sa , можно получить выражение для изменения регистрируемого сопротивления (3):

dR =dSa .                                (3)

Ясно, что изменения сопротивления, регистрируемые прибором при измерениях, не пропорциональны объему крови в сосуде (кровенаполнению), а тем более кровоснабжению. Если средняя величина сопротивления обратно пропорциональна площади суммы поперечных сечений сегмента и сосудов, то изменения сопротивления обратно пропорциональны квадрату суммы поперечных сечений.

Таким образом, при проведении реографии фиксируется некоторая величина, связанная с кровенаполнением, определяющим изменение площади поперечного сечения сосудов Sa , выражениями (2) и (3). Кроме того, этот параметр зависит не только от параметров гемодинамики, но и от размеров сегмента, на котором проводятся измерения и положения электродов на измеряемом сегменте. Учитывая тот факт, что антропометрические параметры всех людей группируются относительно некоторых средних значений, то и результаты реографических измерений также подвержены таким вариациям и могут характеризовать геодинамику испытуемых относительно средней статистической нормы.

С учетом изложенных выше соображений была осуществлена аппроксимация средней соревновательной скорости бега по дистанции от амплитуды анакроты левой и правой голени спортсменов (рисунок 1).

Рисунок 1. Зависимость средней соревновательной скорости от кровенаполнения голени (по амплитуде анакроты)

Из рисунка 1 следует, что 80–90% изменений амплитуды анакроты у мужчин связано с изменением скорости бега, тогда как у женщин на 60–80% [9]. С кровенаполнением сосудов бедра такие зависимости не достоверны. Можно предположить, что большее кровенаполнение сосудов голени при возрастании скорости бега вызвано действием инерционных сил, а не увеличением мощности работы сердечной мышцы.

Вместе с тем результаты корреляционного анализа позволяют утверждать, что мощность работы сердечной мышцы связана как со скоростью бега (R=0,76), так и с кровенаполнением звеньев нижних конечностей (R=0,74).

На рисунках 2 и 3 представлены результаты кластеризации испытуемых по этим параметрам. Справедлива гипотеза «Межкластерное расстояние отлично от нуля».

Как следует из рисунков 2 и 3, чем реже биения сердца в спокойном состоянии (больше период сокращения), то тем, как правило, и выше скорость соревновательного бега, и чем больше период сокращений, то тем и выше кровенаполнение голени.

В результате проведенных исследований установлено, что изменения сопротивления, регистрируемые при реографии, не пропорциональны объему крови в сосуде и его кровоснабжению, а обратно пропорциональны квадрату суммы поперечных сечений кровеносных сосудов и ткани исследуемого сегмента. При этом 80–90% изменений амплитуды анакроты связаны с изменением скорости бега.

Рисунок 2. Результаты кластеризации студентов в пространстве переменных период сокращения сердца - скорость бега

Рисунок 3. Результаты кластеризации студентов в пространстве переменных амплитуда анакроты – период сердечных сокращений

Выводы . Мощность работы сердечной мышцы связана как со скоростью бега (R=0,76), так и с кровенаполнением звеньев нижних конечностей (R=0,74).

Проведенная кластеризация спортсменов позволяет их разделить на две группы спортсменов, для каждой из которых можно предусмотреть выполнение индивидуальных тренировочных заданий, отличающихся направленностью нагрузок по объему и интенсивности [2, 5, 6, 7, 9].

Статья научная