Спектральный анализ сердечного ритма велосипедистов в возрастном аспекте по показателям вариабельности сердечного ритма

Введение . В настоящее время анализ состояния велосипедистов в мире выявил тенденцию постоянного роста спортивного мастерства и результатов велосипедистов. Устойчивый рост спортивных достижений свидетельствует о скрытых функциональных возможностях человеческого организма [1, 2]. Необходимым условием эффективного управления тренировками спортсменов является соответствие программ тренировок возрастным закономерностям развития организма в стратегии длительной спортивной тренировки, которая включает в себя несколько периодов своего возрастного развития, каждый из которых имеет свои особенности [2, 4].

Итак, у подростков есть своя специфика адаптации – регуляторно-адаптивная способность модулирующего влияния возраста, текущих процессов полового созревания и перехода от срочной к долгосрочной адаптации – на основе формирования структурных изменений в морфологических и регуляторных системах. В этом периоде может нарушаться синхронность онтогенетических процессов, так как интенсивность специализированной спортивной подготовки доходит до уровня взрослых спортсменов.

Принимая во внимание, что в подростковом периоде, когда процессы роста завершены, эффект обучения приводит к увеличению диапазона адаптивности без фундаментальной морфологической перестройки тканей, адаптивно-регуляторный статус формируется за счет работы центральных регуляторных механизмов [1]. Также необходимо учитывать гендерные особенности регуляторно-адаптивных систем в силу большого вклада энергетико-метаболических процессов в женский организм.

Целью исследования явилось выявление спектральных особенностей регуляции сердечно-сосудистой системы велосипедистов в возрастном аспекте по показателям вариабельности ритма сердца.

Организация и методика исследования . В исследовании принимали участие 82 спортсмена-велосипедиста в возрасте 12-20 лет. Обследуемый контингент был разделен на возрастно-половые группы согласно возрастной периодизации.

Для нормализации условий все исследования проводились в первой половине дня (9-12 часов), при температуре комфорта (18-20оС) на базе лаборатории «Физиология развития ребенка» НИИ комплексных проблем Адыгейского государственного университета.

Запись электрокардиограммы и расчет показателей ВРС проводились с помощью аппаратно-программного комплекса «Поли-Спектр» («Нейрософт», г. Иваново). Запись осуществлялась сначала в положении лежа в течение 5 минут, а затем в условиях активной ортостатической пробы в положении стоя в течение 6 минут.

Применялся спектральный метод анализа. Изучалась структура волн на кардио-интервалограмме и определялась степень активности симпатической, парасимпатической систем и соматического отдела ЦНС. Экспериментальные данные проанализированы статистическими методами с использованием программного обеспечения «MicrosoftExcel 2010».

Результаты исследования и их обсуждение . Применение спектрального анализа сердечного ритма выявило экономизацию функций сердечно-сосудистой системы (ССС) в покое у большинства спортсменов-велосипедистов во всех группах. Управление ритмом сердца осуществлялось за счет баланса влияний симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы (таблица 1).

Исследования ВСР у велосипедистов 13-16 лет показали, что спортсмены-мальчики характеризовались высокой общей мощностью спектра (ТР – 4646,1±964,7 мс2), у девочек также была отмечена высокая общая мощность спектра, хотя и несколько ниже в сравнении с мальчиками (ТР – 4037,1±899,6 мс2), что свидетельствует о вы- соких функциональных резервах вегетативной регуляции физиологических функций организма в этой группе спортсменов в покое.

Таблица 1

Показатели параметров вариабельности ритма сердца у спортсменов-велосипедистов 12-20 лет разного пола в фоновой пробе

Изучаемые показатели	Подростковый возраст		Юношеский возраст
	Мальчики (13-16 лет)	Девочки (12-15 лет)	Юноши (17-21 год)	Девушки (16-20 лет)
TP, мс2	4646,1±964,7	4037,1±899,6	4553,5±795,2	5097,1±1000,2*
HF, мс	1705,7±502,3	1870,6±602	1879,3±523,7	1967,4±489,9
LF, мс	1397,5±214,7	1190,8±304,1	1518,4±218	1619,1±244,1
VLF, мс	1542,6±189,5	*978,2±105,8	1156,1±201,1	1587,4±177,7
LF/HF	1,2±0,4	0,9±0,2	0,8±0,2	0,9±0,3

Примечание: * -слева - достоверность различий (р<0,05)* между спортсменами в пределах одной группы; *-справа - достоверность различий (р<0,05)* между спортсменами разных групп.

В группе велосипедистов юношеского возраста картина, отражающая величину общей мощности спектра, была противоположная: у девушек общая мощность спектра была достоверно выше (р≤0,05), чем у юношей (5097,1±1000,2 мс2, против 4553,5±795,2 мс2), что свидетельствует о том, что системы регулирования организма девушек данной группы находятся в более оптимальном состоянии и отражают высокие энергетические и резервные возможности организма.

Также значения LF/HF, которые используются для оценки адаптивных возможностей регуляторных систем организма, показали, что в состоянии покоя во всех возрастно-половых группах показатель LF/HF выше 0,5 ед., что является показателем устойчивости к физическим нагрузкам и воздействию стрессовых факторов.

Анализ спектральных данных ВСР в покое выявил относительно стабильную картину распределения параметров. Мощность высокочастотной составляющей спектра (HF) – показатель, характеризующий состояние системы регуляции сосудистого тонуса, – у всех групп выше 1500 мс2, что можно охарактеризовать как высокий уровень мобилизующего потенциала, причем в подростковом и юношеском периодах тенденция к более высокому уровню HF в состоянии покоя имеется у лиц женского пола.

Тогда как на долю медленных волн первого (LF-компонент, отражающий активность симпатического звена регуляции) наибольший вклад приходился на юношеский период, и у девушек, и у юношей отмечался уровень LF-волн выше, чем в подростко- вом периоде (1397,5±214,7 мс против 1518,4±218 мс у мужчин и 1518,4±218 мс против 1619,1±244,1 у женщин).

На волны второго порядка (VLF-компонент, отражающий включение центрального контура регуляции) приходилось 1542,6±189,5 у мальчиков и 978,2±105,8 у девочек (р≤0,05) подросткового периода и 1156,1±201,1 и 1587,4±177,7 (р≤0,05) соответственно в юношеском периоде. В литературе по изучению ВСР показано, что мощность VLF-волн является чувствительным индикатором управления процессами метаболизма и хорошо отражает энергодефицитные состояния.

Обобщение результатов показало, что у спортсменов независимо от пола наблюдалась оптимизация соотношения автономности и централизованности в регуляции ритма сердца, увеличение физиологических резервов и готовности их к мобилизации, что повышает устойчивость организма к длительным и интенсивным физическим нагрузкам в условиях спортивных тренировок и соревнований, когда фиксируются максимальные симпатические влияния вегетативной нервной системы.

Исследование реагирования ССС на изменение положения тела проводилось с целью изучения функциональных резервов механизмов управления сердечным ритмом у спортсменов разного пола и возраста. Прогнозирование способности организма к выполнению определенной нагрузки может осуществляться по соотношению исходного уровня функционирования и степени активности регуляторных систем.

Анализ проведенной ортостатической пробы показал различный тип реагирования на нагрузку в разных периодах и у разного пола (таблица 2).

Совместное интерпретирование стрессовых факторов и устойчивости к нагрузкам позволяет соотнести уровень вегетативного баланса и общий тонус регуляторных систем. Как видно из таблицы 2, при проведении ортостатической пробы зафиксировано снижение активности парасимпатического отдела ВНС, что подтверждается резким приростом показателя LF/HF; по мнению некоторых авторов, это характерно для спортсменов, тренирующихся на выносливость [2, 4].

У юношей, напротив, было отмечено повышение уровня ТР на фоне выраженного скачка LF/HF за счет избыточной активации симпатического отдела ВНС (таблица 2).

Таблица 2

Показатели вариабельности ритма сердца у спортсменов-велосипедистов 12-20 лет разного пола в условиях активной ортостатической пробы

Изучаемые показатели	Подростковый возраст		Юношеский возраст
	Мальчики (13-16 лет)	Девочки (12-15 лет)	Юноши (17-21 год)	Девушки (16-20 лет)
TP, мс2	3933,9±891,1	3555,3±596,2	*4963,7±961,8*	3716,9±846,8
HF, мс	773,6±95,3	721,3±102,1	*967,1±121,3*	516,4±86,4*
LF, мс	1753,1±326,2	1463,7±315	2142,3±401,6*	1747,8±319
VLF, мс	1396,5±268,3	1370,1±198,2	1854±258	1453±204,5
LF/HF	3,2±0,6	2,9±0,3	3,8±0,6	4,3±0,8

Примечание: * -слева - достоверность различий (р<0,05)* между спортсменами в пределах одной группы; *-справа - достоверность различий (р<0,05)* между спортсменами разных групп.

Высокая общая мощность спектра (ТР), которая в сравнении с фоном снизилась незначительно, не дает основания говорить о выраженном включении центрального контура регуляции. Таким образом, у спортсменов подросткового и юношеского периодов, за исключением юношей 13-16 лет, наблюдался благоприятный вегетативный баланс, что свидетельствует о хороших функциональных и адаптивных возможностях организма. Тогда как у юношей повышение ТР происходит за счет вклада LF- и VLF-компонента, что может говорить о напряжении регуляции деятельности сердца или о состоянии функционального перенапряжения.

Во время фоновой пробы уровень VLF не превышает нормальный вклад в общую мощность спектра, тогда как ортостатическая проба показала, что в группах мальчиков и девушек происходит незначительное снижение уровня VLF на фоне увеличения уровня LF и снижения уровня HF, что является нормальной реакцией на нагрузку. Тогда как у девочек и юношей наблюдалось повышение уровня VLF, что может говорить о гиперадаптивной реакции.

Известно, что амплитуда VLF-колебаний тесно связана с функциональным статусом коры головного мозга и, прежде всего, с психоэмоциональным напряжением. Сдвиги вегетативного баланса в сторону активации симпатического отдела ВНС отражают проявление неспецифического компонента адаптационной реакции в ответ на различные воздействия стресс-факторов.

Таким образом, сравнительный спектральный анализ показал, что в условиях активной ортостатической пробы наилучшая реактивность симпатического звена регуляции была отмечена у спортсменов-мальчиков 12-16 лет и у девушек 16-20 лет, занимавшихся велоспортом. Нами отмечено некоторое напряжение регуляторных механизмов у девочек-подростков и юношей. Это значит, что у этих групп спортсменов не столь эффективно совершенствуются механизмы экономизации ССС при физической нагрузке [5]. В целях оптимизации функционального состояния организма девочек и юношей требуется индивидуальный пересмотр режима тренировок и соревнований, организация медицинской коррекции.

Планирование и проведение учебно-тренировочного процесса должны предусматривать индивидуализацию. В связи с этим оценка возрастных особенностей регуляции сердечного ритма юных спортсменов, регулярно тренирующихся в избранном виде спорта, позволит своевременно распознавать случаи дезадаптации и предупредить дальнейшее развитие предпатологического и патологического состояния организма за счет коррекции тренировочного режима и адекватного подбора индивидуальных тренировочных нагрузок.

Проведенный дополнительно индивидуальный анализ кривых спортсменов выявил группу велосипедистов в подростковом периоде, как мальчиков, так и девочек, имеющих показатели ТР, значительно отличающиеся от нормативных (таблица 3).

Таблица 3

Индивидуальные показатели вариабельности сердечного ритма у спортсменов-велосипедистов (мальчиков и девочек) подросткового возраста _______________________ в фоновой и ортостатической пробе _________________

Изучаемые показатели	Подростковый возраст
	Мальчики (13-16 лет)		Девочки (12-15 лет)
	Фоновая проба	Ортостатическая проба	Фоновая проба	Ортостатическая проба
TP, мс2	14924,2±2589,5	9928±1586,2*	12427±1477,5	11177±2447,1
HF, %	4672±1022,1	2034,5±589,5*	*3842,2±899,4	*5071,2±1524,1*
LF, %	5201,6±1894,5	5171,5±1500,2	*3390,2±1002,4	*3803,7±1487,1
VLF, %	4991±1583	2734,2±854,7*	3842,2±988,6	2291±589,4*
LF/HF	1,3±0,4	2,5±0,9	1,1±0,3	*0,7±0,4

Примечание: * -справа — достоверность различий (р<0,05)* между спортсменами в пределах одной группы; *-слева - достоверность различий (р<0,05)* между спортсменами разных групп.

Высокие значения ТР (выше 12000 мс2), по мнению В.М. Михайлова [3], можно трактовать как несовершенство регуляторных механизмов или, по мнению А.З. Яфаро-ва [5], указывать на наличие эктопического ритма ЭКГ, что у подростков может возникнуть на фоне гормональной перестройки организма и нейроциркуляторной дистонии. При нагрузке общая мощность спектра снижается, что является нормальной реакцией ССС на изменение положения тела, однако у мальчиков снижение уровня ТР бо- лее выражено, чем у девочек, – по мнению авторов, это может быть вызвано более высоким уровнем барорефлекторной активности в мужском организме [4].

И у девочек, и у мальчиков заметно повышение уровня VLF (больше 3500 мс2), что по данным литературы трактуется как гиперадаптивное состояние. Несмотря на условный и во многом еще спорный характер подобной интерпретации изменений VLF, она может быть полезной при исследованиях на здоровых людях и спортсменах, отражая нарушение метаболических, энергетических и психических процессов в организме [4]. Показано резкое увеличение VLF при перетренированности и физическом перенапряжении у спортсменов.

Индивидуальный анализ выделенной нами группы в подростковом периоде в покое показал, что высокий уровень VLF- и LF-компонента, против HF-компонента в спектре у мальчиков, отражает напряжение симпатико-адреналовой системы, тогда как у девочек превалирование компонента HF над остальными показателями спектра и более низкий уровень VLF-компонента отражает высокую лабильность системы нейрогу-моральной регуляции и позволяет, по данным Михайлова В.М., расценивать это состояние как поисковую фазу в рамках адаптационного синдрома [3].

Однако при проведении ортостатической пробы у мальчиков наблюдалось снижение уровня VLF и HF на фоне практически не меняющегося уровня LF, что может говорить о нарушении адаптации. У девочек в этой группе при переходе в вертикальное положение наблюдалось значительное снижение VLF (почти в 2 раза) на фоне незначительных колебаний LF и HF – такие изменения в спектре ВСР могут говорить о проявлении гиперадаптивного синдрома и низкой реактивности ВСР в этом возрасте.

Таким образом, проведенное исследование показало достоверно значимую разницу в распределении спектральных показателей вариабельности сердечного ритма. Установлено усиление вклада HF-константы в общий спектр вариабельности ритма сердца в покое у велосипедистов 12-20 лет, что свидетельствует об энергосбережении поведения организма. Однако в группе подросткового возраста наблюдается более высокий уровень VLF-компонента, что может говорить об энергодефицитном состоянии.

В условиях активной ортостатической пробы наиболее благоприятный вариант регуляции наблюдался у спортсменов юношеского возраста (17-20 лет): увеличен прирост LF-волн (на 22%), а вклад VLF-волн сохранялся на стабильном уровне, тогда как у велосипедистов 13-16 лет наблюдался одновременный рост LF- и VLF-волн.

Индивидуальный анализ выявил велосипедистов (мальчиков и девочек) 12-16 лет с выраженным нарушением функционирования ССС и вегетативной недостаточно- стью срочных компенсаторных реакций. Это выражалось включением в общую мощность спектра VLF- и LF-волн (доля в спектре более 70%), что свидетельствует об ортостатической неустойчивости и напряжении регуляции механизмов.