Показатели сердечно-сосудистой системы при физических нагрузках у спортсменов

• ¹Введение. В настоящее время особую значимость приобретают исследования риска возникновения сердечно-сосудистой недостаточности при стрессовой физической нагрузке [1, 2]. Один из методов скрининг-диагностики основан на регистрации аномалий в форме пульсовой волны [3]. Однако у спортсменов-профессионалов результаты проводимого обследования могут зависеть от времени обследования и существенно отличаться при измерениях до и после тренировки. В связи с этим целью работы явилось исследование показателей скрининг-диагно-стики для спортсменов, имеющих высокие спортивные разряды.

Материал и методы. Группа обследуемых включала 14 спортсменов, занимающихся греблей на байдарках и каноэ, из них: 2 мастера спорта, 5 кандидатов в мастера спорта, 2 спортсмена с первым разрядом и 5 спортсменов со вторым разрядом. Данный вид спорта выбран по причине сочетания двух типов (статической и динамической) физической нагрузки высокой интенсивности [4]. Перед началом диагностической процедуры каждому испытуемому измеряли артериальное давление на автоматическом тонометре и антропометрические показатели (рост, масса). Обследование проводилось перед началом тренировки и после нее.

Экспресс-оценка функционального состояния организма проводилась с помощью «Устройства оценки риска возникновения сердечно-сосудистой недостаточности при физической нагрузке», разработанного ООО «ВолгаМет-Экспо» совместно с Саратовским государственным университетом им. Н. Г. Чернышевского и Саратовским государственным медицинским университетом им. В. И. Разумовского, по результа-

там анализа формы пульсовой волны с помощью специально разработанной программы.

В качестве анализируемых параметров пульсовой волны были выбраны следующие показатели: крутизна систолического подъема на участке быстрой и медленной фаз, скорость изменения пульсовой волны на катакроте, вариабельность кардиоинтервалов, определяемая по временным интервалам между максимумами (систолическими значениями) пульсовых волн.

Форма пульсовой волны анализировалась по изменению ее первой и второй производных во времени. Систолический подъем пульсовой волны (рис. 1) можно разделить на две фазы, соответствующие времени быстрого и медленного увеличения. Время быстрого увеличения давления в систолу ВНбыстр и время медленного увеличения давления ВНмедл характеризуют величину ударного объема сердца и эластичность сосудистой стенки [5].

Нули первой производной пульсовой волны позволяют выделить время систолического подъема (анакроты) ВН (см. рис. 1). Минимум второй производной соответствует окончанию фазы быстрого и началу фазы медленного нарастания давления в систолу. Использование первой и второй производной пульсовой волны дает возможность раздельно анализировать форму пульсовой волны в фазе быстрого и в фазе медленного роста давления во время систолического подъема.

Для анализа крутизны восходящего участка пульсовой волны использованы временные параметры ВНбыстр, ВНмедл и параметр ВПмакс — время от начала систолического подъема до максимума первой производной пульсовой волны. Амплитуда первой производной в момент времени ВПмакс характеризует угол максимального наклона пульсовой волны в фазе быстрого наполнения.

Рис. 1. Анализируемые параметры пульсовой волны (обследуемый № 1)

Крутизна систолического подъема определялась по временным параметрам: отношению времени быстрого наполнения ВНбыстрк периоду пульсовой волны Tпв (параметр П1), отношению времени анакроты к периоду пульсовой волны (параметр П2):

П 1 = ВН быстр / T пв , П 2 = ВН/ T пв .

Для анализа формы пульсовой волны использовался модуль второй производной от времени d² A /d t ² (параметр П₃), вычисляемый на нисходящем участке пульсовой волны (катакроте):

N

1з = (1/ N )Z| d2 Ai'4 4 =1

где N — количество точек пульсовой волны, в которых вычислялась вторая производная по времени. Параметры П₁, П₂ и П₃ вычислялись как усредненные значения по всем периодам пульсовых волн.

Результаты. На рис. 2 приведены примеры формы пульсовой волны при наличии отклонений в ней до тренировки и без отклонений после тренировки.

Как следует из рассчитанных показателей формы пульсовой волны этого спортсмена, до тренировки (см. рис. 2 а ) наблюдаются заниженные значения отношения времени быстрого наполнения ВН_быстр к периоду пульсовой волны T_пв (параметр П₁), отношения времени анакроты к периоду пульсовой волны (параметр П₂) и высокая линейность катакроты (низкое значение параметра П₃). После тренировки (см. рис. 2 б ) значение отношения времени быстрого наполнения к периоду пульсовой волны (параметр П₁) значительно увеличилось. Уменьшилась также линейность анакроты и катакроты (увеличились значения параметров П₂ и П₃).

По длительности интервалов пульсовой волны рассчитывались основные параметры активности вегетативной регуляции, проявляющейся в изменении показателей хронотропной структуры сердечного ритма — индексов Баевского [6, 7].

Как следует из рассчитанных показателей хронотропной структуры сердечного ритма, у спортсмена № 6 до тренировки наблюдается парасимпатотони-ческий тип вегетативной регуляции. Одновременное сочетание указанного фактора с наличием отклонений в форме пульсовой волны может представлять собой потенциальный риск возникновения сосуди-

а)

б)

Рис. 2. Форма пульсовой волны спортсмена № 6: а) при наличии отклонений в ней до тренировки; б) без отклонений в ней после тренировки

Рис. 3. Кардиоинтервалограммы спортсмена № 1 перед началом тренировки и после тренировки стой недостаточности при стрессовой физической нагрузке [8]. Тем не менее у спортсмена после тренировки наблюдается симпатотонический тип вегетативной регуляции (рис. 3).

Таким образом, у спортсмена № 6 после тренировки наблюдается как уменьшение в различных параметрах отклонения в форме пульсовой волны, так и уменьшение отклонения в вегетативной регуляции.

Форма пульсовой волны спортсмена № 7 имела отклонения как до тренировки, так и после тренировки (рис. 4). Как следует из показателей формы пульсовой волны спортсмена № 7, до тренировки наблюдаются заниженные значения отношения времени быстрого наполнения ВНбыстр к периоду пульсовой волны Tпв (параметр П1), отношения времени анакро-ты к периоду пульсовой волны (параметр П2) и вы- сокая линейность катакроты (низкое значение параметра П3). После тренировки у спортсмена № 7 (см. рис. 4 б), параметры пульсовой волны П1 и П2 и П3 значительно не изменились. Не уменьшилась также линейность анакроты и катакроты.

Как следует из рассчитанных показателей хронотропной структуры сердечного ритма — индексов Баевского, перед тренировкой у спортсмена № 7 наблюдается нормотонический тип вегетативной регуляции, после тренировки — парасимпатотонический тип вегетативной регуляции.

Таким образом, у спортсмена № 7 после тренировки имеются отклонения в форме пульсовой волны в сочетании с парасимпатотоническим типом вегетативной регуляции. Измеренные параметры после тренировки свидетельствуют об опасности возникновения сердечно-сосудистой недостаточности при стрессовой физической нагрузке.

По данным анализа результатов измерений параметров формы пульсовой волны и показателей структуры сердечного ритма в группе из 14 спортсменов до и после тренировки были выявлены следующие индивидуальные особенности:

• 1)    избыточная вегетативная реакция у спортсмена № 1 с исходным ваготоническим тонусом на физическую нагрузку (более чем десятикратное увеличение ИНБ) с крайне малой изменчивостью ритма (Dx=0,05 с близко к ригидному ритму), что указывает на выраженное напряжение системы адаптации и может привести при определенных условиях к декомпенсации сердечной деятельности;

• 2)    выраженная синусовая аритмия в покое у спортсмена № 4 с ваготонией, сохраняющаяся и после тренировки, явно недостаточное вегетативное обеспечение деятельности сердечно-сосудистой системы, грозящее развитием сосудистой недостаточности;

• 3)    недостаточная активация симпатического звена вегетативного гомеостаза в ответ на физическую нагрузку у спортсмена № 7;

• 4)    выраженное учащение сердечного ритма после тренировки с гиперсимпатико-тонической реакцией на нагрузку (почти десятикратное увеличение ИНБ) с крайне малой изменчивостью ритма у спортсмена № 8;

• 5)    у спортсмена № 11 — избыточная при исходном ваготоническом тонусе вегетативная реакция на физическую нагрузку с крайне малой изменчивостью ритма, что указывает на выраженное напряжение системы адаптации и может привести при определенных условиях к декомпенсации;

• 6)    выраженная синусовая аритмия и брадикардия как перед тренировкой, так и после нее у спортсмена № 13 требует проведения мониторирования ЭКГ для исключения возможной миграции водителя ритма, слабости синусового узла.

Обсуждение. Проводившийся в отдельных работах [9, 10] анализ формы пульсовой волны позволил предложить ряд параметров для мобильного контроля состояния сердечно-сосудистой системы: соотношение амплитуд фиксированных «подъемов» и площадь под кривой пульсовой волны на ее определенном участке [9]; корреляция значений показателей энергетического спектра и коэффициентов вейв-лет-анализа сердечного ритма с формой пульсовых волн и вариационной пульсограммы [10], разработанных на основе обследования здоровых лиц, пациентов с артериальной гипертонией, ишемической болезнью сердца.

а)

б)

Рис. 4. Форма пульсовой волны спортсмена № 7: а) при наличии отклонений в ней до тренировки; б) при наличии отклонений в ней после тренировки

Рис. 5. Кардиоинтервалограммы спортсмена № 7 перед началом тренировки и после тренировки

Тем не менее авторы не рассматривали использование оценки характеристик пульсовой волны в сочетании с вариабельностью сердечного ритма в качестве возможного инструмента экспресс-диагно-стики риска развития сосудистых катастроф, сердечно-сосудистой недостаточности. Оценка риска развития сосудистой недостаточности у детей и подростков, показанная нами в работе [8], позволила установить основные критерии анализа параметров формы пульсовой волны и типа нервной регуляции.

Из сравнительного анализа данных 14 спортсменов следует, что по результатам исследования формы пульсовой волны выявлено 11 спортсменов с отклонениями различного вида. При этом пара-симпатотонический тип вегетативной регуляции наблюдался у 7 спортсменов до тренировки и только у 3 спортсменов после тренировки. Одновременное сочетание указанных двух факторов наблюдалось у 5 спортсменов до тренировки и только у 3 спортсменов после тренировки. После тренировки в большинстве случаев наблюдалось как количественное уменьшение параметров отклонения в форме пульсовой волны, так и уменьшение случаев парасимпа-тотонического типа вегетативной регуляции. Индексы Баевского после тренировки имели в среднем сдвиг в симпатотоническую сторону регуляции.

Поскольку форма пульсовой волны у тренированных спортсменов может существенно отличаться от нормы, то для оценки риска развития сердечно-сосудистой недостаточности при стрессовой физической нагрузке у тренированных людей необходимо проводить подтверждающее обследование после тренировки.

Заключение. Для скрининг-диагностики физического состояния в представленном исследовании использовался разработанный ООО «ВолгаМетЭк-спо» совместно с Саратовским государственным университетом им. Н. Г. Чернышевского и Саратовским государственным медицинским университетом им. В. И. Разумовского прибор «Устройство оценки риска возникновения сердечно-сосудистой недостаточности при физической нагрузке». При наличии аномалий в форме пульсовой волны выявлен ряд особенностей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы спортсмена до и после тренировки. Сочетание ваготонического тонуса с недостаточным вегетативным обеспечением деятельности и аномальной реакцией по форме пульсовой волны, выявленное у 3 из 14 спортсменов (доля 0,21), может иметь потенциальный риск развития сосудистой недостаточности при стрессовой физической нагрузке.

Изменение типа вегетативной регуляции после тренировки у спортсменов, имеющих высокий разряд, свидетельствует о существенном отличии в методике оценки риска развития сосудистой недостаточности при стрессовой физической нагрузке у тренированных людей.