Особенности вариабельности сердечного ритма у бадминтонистов в ответ на ортостатическую пробу

Высокий уровень физических нагрузок при систематических занятиях бадминтоном требует предельной мобилизации функционального потенциала спортсмена (С. М. Ахметов с соавт., 2011). При этом происходят определенные адаптивные сдвиги в деятельности основных систем организма (Г. Д. Алексанянц с соавт., 2009; Н. Г. Аришнова с соавт., 2010; Ю. Н. Смирнов, 2011 и др.).

В то же время у бадминтонистов нередко регистрируются случаи перенапряжения ведущих систем организма и в частности сердечно-сосудистой (И. Т. Корнеева с соавт., 2002; А. В. Полуструев, В. Г. Турманидзе, 2005; О. В. Жбанков с соавт., 2011).

В связи с этим прогнозирование функциональных резервов спортсмена должно быть одним из непременных условий определения функционального состояния и степени его тренированности. При этом функциональный резерв можно определить как соотношение между высотой функционирования системы и уровнем напряжения адаптивных регуляторных механизмов (А. П. Жужгов, 2002).

Простота, доступность и высокая чувствительность данных вариабельности сердечного ритма при ортостатическом тестировании позволяют широко использовать данную методику в медико-биологической практике для экспресс-оценки и динамического контроля за функциональным состоянием, адаптивными и резервными воз- можностями сердечно-сосудистой и вегетативной систем организма спортсменов (Г. Д. Алексанянц с соавт., 2009).

Исследуя ответную реакцию на активную ортостатическую пробу, Н. И. Шлык (2009) была предложена следующая классификация, предполагающая 4 варианта адаптивной реакции сердечно-сосудистой системы:

– автономно-центральный – характеризующий активность симпатического отдела и центральных механизмов регуляции ритма сердца;

– автономный – увеличивается активность симпатического отдела вегетативной нервной системы и снижается активность центральных механизмов регуляции ритма сердца;

– центральный – повышается тонус центральных структур и снижаентся тонус автономных механизмов управления;

– тормозной – снижается активность автономных и центральных структур вегетативной регуляции ритма сердца.

С целью оценки функционального резерва (готовности) и адаптивных возможностей сердечно-сосудистой системы нами проводилось исследование деятельности сердца у бадминтонистов в условиях относительного покоя и при выполнении ортостатической пробы.

Анализ вариабельности сердечного ритма проводился с использованием аппаратно-программного комплекса «ВНС-Спектр» фирмы «Нейрософт» (Россия, г. Иваново). Указанный аппаратно-программный комплекс работал совместно с компьютером и обеспечивал формирование динамических рядов кардиоинтервалов с частотой дискретизации электрокардиографического сигнала 1000 Гц. Точность измерения R-R интервалов ± 1мс. Исследования проводились в утренние часы. Осуществлялась 5-минутная запись ЭКГ в помещении, с постоянной температурой воздуха (22°С). Для обследуемого бадминтониста период адаптации к условиям исследования (горизонтальное положение тела) составлял 10 мин. Запись выполнялась при ровном дыхании, без глубоких вдохов. Бадминтонисты в дни обследований в тренировках не участвовали. Полученные данные были подвергнуты статистической обработке (Н. Г. Аришнова с соавт., 2010).

Анализ вариабельности ритма сердца осуществлялся с помощью вариационной пульсометрии по Р. М. Баевскому (2002) и по результатам исследования волновой структуры сердечного ритма (спектральный анализ) (В. М. Михайлов, 2002).

Во время исследования оценивались следующие показатели:

– мода – Мо (с), значение наиболее часто встречающегося R-R интервала, указывающее на доминирующий уровень функционирования синусового узла. Показатели моды при симпатотонии минимальны, при вагото-нии – максимальны. Значение моды в норме колеблется от 0,7 до 0,9 (А. А. Василенко с соавт., 2009);

– амплитуда моды – АМо (%), это отношение количества R-R интервалов со значениями, равными Мо, к общему количеству RR-интервалов в процентах. Данный показатель отражает степень ригидности ритма. В норме составляет 30-50%. Увеличение АМо свидетельствует о преобладании симпатических влияний на синусный узел и значительной ригидности ритма сердца. Данный показатель при ваготонии имеет тенденцию к уменьшению (Г. А. Макарова, 2013);

– вариационный размах динамического ряда R-R интервалов – ∆Х(с) – разница между максимальными и минимальными значениями RR-интервалов (ширина основания гистограммы) рассматривается как парасимпатический показатель. Чем он выше, тем сильнее выражено влияние вагуса на ритм сердца (рассматривается как парасимпатический показатель). Нормальные значения – от 0,15 до 0,45 (В. М. Михайлов, 2002);

– при исследовании степени адаптации сердечнососудистой системы и оценке адекватности процессов регуляции определялся ряд параметров – произво- дные классических статистических показателей (индексы Р. М. Баевского, 2002):

– индекс напряжения – ИН (усл. ед.) – дает наиболее полную оценку степени напряжения центральных механизмов регуляции в процессе адаптации к меняющимся средовым воздействиям. ИН регуляторных систем отражает степень централизации управления сердечным ритмом и характеризует в основном активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. В норме показатель от 80 до 150 (ИН = АМо/2х∆ХхМо) (Р. М. Баевский, 2002);

– индекс вегетативного равновесия – ИВР (усл. ед.) – определяет соотношение симпатической и парасимпатической регуляции сердечной деятельности. Вычисление ИВР проводилось по формуле: ИВР = АМо / ∆Х. В норме показатель от 35 до 145 (А. А. Григорьева с соавт., 2001);

– вегетативный показатель ритма – ВПР (усл. ед.) – позволяет судить о вегетативном балансе с позиции оценки активности автономного контура регуляции. Чем выше эта активность (меньше величина ВПР), тем более выраженно влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС). ВПР рассчитывался по формуле: ВПР = 1 / Мо ∙ ∆Х. Нормальные значения – от 3 до 150 (Р. М. Баевский, 2002);

– показатель адекватности процессов регуляции – ПАПР (усл. ед. норма 15-50) – отражает соответствие между уровнем функционирования синусового узла и симпатической активности. Определение показателя проводилось по следующей формуле: ПАПР = АМо / Мо (А. С. Бань, Г. М. Загородный, 2012);

– SDNN (standart deviation of the NN interval) – стандартное отклонение (SD) величин нормальных интервалов R-R(N-N). Анормальные интервалы R-R из анализа исключались. SDNN является интегральным показателем, характеризующим ВСР в целом (отражает состояние механизмов регуляции), который зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Увеличение или уменьшение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов, что, однако, не позволяет достоверно судить о влиянии на ВСР каждого из них в отдельности; нормальные значения 40-80 мс (В. М. Михайлов, 2002).

При спектральном анализе определялись следующие параметры:

– ТР (total power) – общая мощность спектра, характеризующего ВРС. Это мощность в диапазоне от 0,003 до 0,40 Гц, отражает суммарную активность нейрогумо-ральных влияний на сердечный ритм;

– HF (high frequency) – высокочастотные колебания ЧСС при частоте 0,15-0,40 Гц. Мощность в этом диапазоне отражает активность автономного контура регуляции при вагусном контроле сердечного ритма (колебания парасимпатического отдела вегетативной нервной системы);

– LF (low frequency) – низкочастотные колебания (вазомоторные волны) – часть спектра в диапазоне частот 0,04 до 0,15 Гц, имеет смешанное происхождение, в основном характеризует систему регуляции сосудистого центра, присутствует влияние симпатического отдела ВНС;

– VLF (very low frequency) – очень низкочастотные колебания – диапазон частот от 0,003 до 0,04 Гц. Превалирование в общей структуре спектра обусловлено увеличением надсегментарного уровня регуляции и доминированием симпатических влияний. При истощении симпатоадреналовой активности вегетативное обеспечение деятельности осуществляется за счет церебральных эрготропных и гуморально-метаболических влияний (В. Н. Мухин с соавт., 2006).

Вычислялось LF/HF – значение соотношения (баланс) симпатических и парасимпатических влияний – относительная активность подкоркового симпатического нервного центра. Измерение LF и HF проводилось в относительных единицах, которые представляют процентный вклад каждой составляющей в общую мощность спектра, из которой вычиталась мощность VLF-компонента.

Проведение ортостатической пробы осуществлялось следующим образом: после предварительного инструктажа обследуемый проводил 10 минут в горизонтальном положении. В это время регистрировалась ЭКГ (5-минутная запись ВСР в покое). Исследуемых просили не разговаривать и закрыть глаза. По окончании записи с помощью автоматического измерителя (фирма «ОMRON», Япония) определялось артериальное давление (АД, мм рт. ст.). Затем, по команде, исследуемый не очень быстро принимал вертикальное положение и стоял по стойке “смирно”, без напряжения в течение 5 минут. Исследование повторялось снова. Полученные сигналы обрабатывались автоматически аппаратно-программным комплексом “ВНС-спектр”. С помощью пакета стандартных статистических программ производилась обработка накопленной базы данных с определением среднего арифметического (М), стандартной ошибки (± m). Из обработки исключались исследуемые, у которых уровень испытываемого стресса (УИС, норма – 1,0-1,6 усл. ед.) отличался от среднегруппового значения более чем на 3 стандартных отклонения (ϭ). Уровень стресса определялся по формуле:

УИС = 0,000126 * В1/3 * ФЧСС * ПАД (Ю. Р. Шейх-Заде с соавт., 2001), где ПАД – пульсовое АД; ФЧСС – фоновая частота сердечных сокращений (в мин); В – масса тела (в кг).

Исследование проводилось на базе СДЮШОР № 9 г. Краснодара, специализированных СДЮШОР Краснодарского края и кафедр физиологии, анатомии и теории и методики спортивных игр КГУФКСТ.

Обследованы 59 спортсменов (перворазрядники, кандидаты в мастера и мастера спорта) в возрасте 1721 года. Спортсмены, занимавшиеся бадминтоном, принимали участие в исследовании на добровольной основе, было получено письменное информированное согласие.

Таблица 1

Показатели вариабельности сердечного ритма у бадминтонистов 1 группы вегетативной регуляции до и после проведения ортостатической пробы в зависимости от вариантов реакции сердечно-сосудистой системы (М ± m)

Показатели вариабельности сердечного ритма	I группа вегетативной регуляции n = 11
	автономно-центральный n = 6			центральный n = 5
	в покое	после стандартной физической нагрузки	P 1-2	в покое	после стандартной физической нагрузки	P 3-4
ЧСС (уд/мин)	79,9±3,4	96,1±4,3	P < 0,05	80,8±3,1	87,5±4,4	P > 0,05
SDNN (мс)	48,8±2,1	40,2±1,8	P < 0,05	49,1±1,9	63,7 ±2,3	P < 0,01
AMo (%)	39,8±1,6	47,5±2,3	P < 0,05	40,1±1,9	28,2±1,6	P < 0,01
ИН (у. е.)	97,7±8,9	191,2±17,5	P < 0,001	98,1±6,7	72,1±3,4	P < 0,01
TP (мс²/Гц)	4012±172	4256±203	P > 0,05	4093±129	4477±212	P > 0,05
HF (мс²/Гц)	1317±112	992±96	P < 0,05	1286±116	1067±103	P < 0,05
LF (мс²/Гц)	1120±187	1433±128	P > 0,05	1142±174	1398±151	P > 0,05
VLF (мс²/Гц)	1629±136	1904±156	P < 0,05	1675±105	2012±178	P < 0,05
LF/HF	0,85±0,02	1,45±0,03	P < 0,001	0,88±0,01	1,31±0,05	P < 0,001

Примечание: P1-2– достоверность различий между спортсменами с автономно-центральной реакцией до и после ортопробы. P3-4– достоверность различий между спортсменами с центральным вариантом реакции до и после ортопробы.

Таблица 2

Показатели вариабельности сердечного ритма у бадминтонистов 3 группы вегетативной регуляции до и после проведения ортостатической пробы в зависимости от вариантов реакции сердечно-сосудистой системы (М ± m)

Показатели вариабельности сердечного ритма	III группа вегетативной регуляции n = 48
	автономно-центральный n = 39			автономный n = 5			центральный n = 4
	в покое	стоя	P 1-2	в покое	стоя	P 3-4	в покое	стоя	P 5-6
ЧСС (уд/мин)	69,5±1,9	88,2±3,1	P > 0,05	71,1±1,5	87,4±2,3	P < 0,001	70,2±2,6	76,8±3,5	P > 0,05
SDNN (мс)	77,4±2,3	45,1±2,8	P < 0,001	76,2±3,4	43,4±1,9	P < 0,001	75,4±1,7	84,3±2,2	P < 0,05
AMo (%)	32,6±4,2	42,9±1,9	P < 0,05	33,6±2,2	48,2±1,1	P < 0,001	34,2±1,6	23,3±2,7	P < 0,05
ИН (у. е.)	57,4±2,1	160,6±9,8	P < 0,001	52,7±4,2	168,4±12,5	P < 0,001	53,9±2,3	48,3±1,8	P < 0,05
TP	5822±302	3516±240	P < 0,001	5832±280	2868±204	P < 0,001	5803±270	6044±220	P > 0,05
HF (мс²/1000)	2902±96	532±106	P < 0,001	2951±103	629±110	P < 0,001	2836±115	3045±141	P > 0,05
LF (мс²/1000)	1170±186	968±120	P > 0,05	1159±176	1006±162	P > 0,05	1238±186	1315±165	P > 0,05
VLF (мс²/1000)	1779±115	1982±96	P > 0,05	1722±124	1068±128	P < 0,001	1698±120	1884±180	P > 0,05
LF/HF	0,40±0,02	1,80±0,03	P < 0,001	0,39±0,01	1,60±0,02	P < 0,001	0,43±0,03	0,41±0,04	P > 0,05

Примечание: P1-2– достоверность различий между спортсменами с автономно-центральной реакцией до и после ортопробы; P3-4– достоверность различий между спортсменами с автономным вариантом реакции до и после ортопробы; P5-6 – достоверность различий между спортсменами с центральным вариантом реакции до и после ортопробы.

Среди обследованных нами бадминтонистов установлены две группы спортсменов, имеющих различный уровень напряжения регуляторных систем (по классификации Н. И. Шлык, 2009) – 1 и 3 группы, которые различаются по количественно-качественному соотношению показателей вегетативной регуляции сердечного ритма, проявляющемуся в разной степени активности симпатического, парасимпатического отделов ВНС и центральных структур управления ритмом сердца.

При обследовании бадминтонистов, в зависимости от направленности (активности) симпатического отдела вегетативной нервной системы и центральных структур управления ритмом сердца, нами были выявлены 3 варианта (из четырех) адаптивной реакции сердечно-сосудистой системы на ортостатическую пробу: автономно-центральный (I), автономный (II), центральный (III). Тормозной (IV) у обследуемых нами бадминтонистов не определялся.

Общие сведения, касающиеся показателей вариабельности сердечного ритма у бадминтонистов с разной степенью активности вегетативной регуляции при ортостатической пробе, представлены в таблицах 1 и 2.

Как показали полученные данные вариабельности сердечного ритма у бадминтонистов 1 группы вегетативной регуляции, имеются различные тренды реакций на ортостатическую пробу.

Так, у незначительно большей половины спортсменов исследуемой группы вариантом реакции был I – автономно-центральной тип реакции (54,5%). При этом варианте реакции у наблюдаемых по отношению с исходным показателям было отмечено увеличение частоты сердечных сокращений на 20,3% (P ≤ 0,05), по- вышение значения индекса напряжения – на 95,6% (P ≤ 0,001), прирост амплитуды Мо – на 19,3% (P ≤ 0,05), возрастание LF – на 28,0% (P ≤ 0,05), VLF – на 18,9% (P ≤ 0,05) и уменьшение значений: SDNN – на 16,7% (P ≤ 0,05), HF – на 24,7% (P ≤ 0,05), как следствие повышения симпатических и центральных влияний на ритм сердца.

При центральном варианте реакции у 45,5% бадминтонистов по отношению к покою наблюдается увеличение частоты сердечных сокращений на 8,3% (P ≤ 0,05), SDNN – на 30,0% (P ≤ 0,01) (что связано с возрастанием парасимпатических и центральных влияний на ритм сердца), LF – на 14,0% (P ≤ 0,05), VLF – на 21,1% (P ≤ 0,05). Однако мощность дыхательного центра (HF) снизилась на 17,0% (P ≤ 0,05). Вместе с тем падает и активность симпатического отдела ВНС – уменьшаются показатели амплитуды Мо на 29,7% (P ≤ 0,01), индекса напряжения – на 26,3% (P ≤ 0,01).

Мощность спектра нейрогуморальной реакции у бадминтонистов 1 группы вегетативной регуляции в ответ на ортостатическую пробу практически не менялась.

Немаловажное значение, с точки зрения подтверждения направленности изменений, имеют и результаты статистического анализа показателей ВСР (ИВР, ВПР, ПАПР) у бадминтонистов 1 группы вегетативной регуляции при выполнении ортостатической пробы (диаграмма 1).

Так, у бадминтонистов с автономно-центральным типом реакции (54,5%) на ортостатическую пробу регистрировались: увеличение симпатических влияний и повышение активности центральных регуляторных механизмов сердечного ритма. В то же время у 45,5% бадминтонистов при центральном варианте реакции на ортопробу, несмотря на тенденцию к снижению активности симпатического отдела и возрастанию вагальных влияний, рассматриваемые показатели не выходили за условные границы нормы.

Диаграмма 1. Показатели вариабельности сердечного ритма у бадминтонистов 1 группы вегетативной регуляции при разных вариантах реакций ССС на ортопробу

При изучении динамики вариабельности сердечного ритма во время проведения ортостатической пробы у бадминтонистов, включенных в 3 группу вегетативной регуляции (таблица 2), были выявлены следующие типы реакции: у 81,3% – автономно-центральный, у 10,4% – автономный и у 8,3% – центральный.

Так, у бадминтонистов при автономно-центральном варианте реакции на переход из горизонтального в вертикальное положение отмечалось повышение активности симпатической и центральной регуляции сердечного ритма, что проявляется в увеличении в среднем показателей: частоты сердечных сокращений – на 26,9% (P ≤ 0,05), индекса напряжения – на 195,2% (P ≤ 0,01), амплитуды Мо – на 31,6% (P ≤ 0,01), VLF – на 11,4% (P ≤ 0,01) и уменьшении значений: SDNN – на 41,7% (P ≤ 0,001), HF – на 81,7% (P ≤ 0,001), LF – на 17,3% (P ≤ 0,01). При этом показатель ТР (мощность спектра нейрогуморальной регуляции) снизился.

Что касается показателей вариабельности сердечного ритма (на ортопробу) при автономном варианте реакции, то в данном случае зафиксирована значительная активность симпатического отдела ВНС при уменьшении действия структур центральной регуляции: увеличивалась в среднем частота сердечных сокращений на 22,9% (P ≤ 0,05), амплитуда Мо – на 43,4% (P ≤ 0,01), индекс напряжения – на 219,1% (P ≤ 0,001) и уменьшались значения: SDNN – на 43,0% (P ≤ 0,01), HF – на 78,7% (P ≤ 0,001), LF – на 13,2% (P ≤ 0,05) и VLF – на 38,0% (P ≤ 0,01). Мощность спектра нейрогуморальной регуляции при этом варианте уменьшилась почти вдвое.

При центральном же варианте реакции установлено повышение в среднем значений: частоты сердечных сокращений – на 9,4% (P ≤ 0,05), SDNN – на 10,5% (P ≤ 0,05) (в связи с некоторым увеличением парасимпа- тических влияний), HF – на 7,6% (P ≤ 0,05), LF – на 6,2% (P ≤ 0,05), VLF – на 11,0% (P ≤ 0,05), т. е. происходит повышение активности центральной регуляции. Вместе с тем падает активность симпатического отдела ВНС – уменьшились показатели амплитуды Мо на 31,9% (P ≤ 0,01), индекса напряжения – на 8,5% (P ≤ 0,05). Мощность спектра нейрогуморальной регуляции при этом варианте не изменилась.

Особый интерес представляют результаты статистического анализа показателей ВСР (ИВР, ВПР,ПАПР) у бадминтонистов 3 группы вегетативной реакции при выполнении ортопробы. Так, у бадминтонистов с автономно-центральным вариантом реакции зарегистрирована симпатикотония и напряжение центральных механизмов управления ритмом, при автономном варианте ответа фиксировались активность симпатического отдела ВНС и уменьшение действия структур центральной регуляции и, наконец, при центральном варианте – за исключением ВПР, остальные индексы показали снижение активности симпатических влияний (диаграмма 2).

0,644

167,3

172,4

центральный

автономный

автономно-центральный

Мо, с ∆Х, с ИВР ВПР ПАПР

Варианты реакций ССС на ортопробу

Диаграмма 2. Показатели вариабельности сердечного ритма бадминтонистов 3 группы вегетативной регуляции при разных вариантах реакции ССС на ортопробу

Таким образом, при проведении ортостатической пробы у бадминтонистов с разным типом вегетативной регуляции были зарегистрированы разнонаправленные варианты реакций сердечно-сосудистой системы. У бадминтонистов 1 группы вегетативной регуляции определены автономно-центральный (I) – 54,5% и центральный (III) – 45,5% типы реакций, а у их коллег из 3 группы – автономно-центральный (I) демонстрировали 81,3%, автономный (II) – 10,4% и центральный (III) – 8,3%.

Следовательно, независимо от типа вегетативной регуляции у бадминтонистов чаще регистрируется (при проведении ортостатической пробы) автономноцентральный тип реакции, что позволяет предположить специфическую направленность ритма сердца у обследуемых, т. е. под влиянием спортивной деятельности у бадминтонистов повышаются адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы.