Влияние видов спорта на морфологические характеристики сердца спортсменов

S.A. Bazanovich1,2, , V.A. Badtieva2,3,4, , A.S. Sharykin1,3, , A.V. Slivin1, ,

Введение. Положительное влияние регулярной физической активности на здоровье человека в настоящее время не вызывает никакого сомнения. Главным результатом является снижение риска преждевременной смерти от любой причины, в том числе и от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) [6, 18]. Тем не менее известно, что физическая нагрузка может провоцировать внезапную сер- дечную смерть (ВСС), особенно если имеются какие-либо нераспознанные заболевания [4]. Наиболее частой причиной этого служат эпизоды желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков, приводящие к внезапной остановке системного и церебрального кровообращения и нередко связанные с конкретными ССЗ [5]. С целью предотвратить фатальные события путем своевременного выявления опасных заболеваний в начале XXI века в европейских и американских кардиологических ассоциациях стали возникать «спортивные» подразделения [11]. Основной методологией спортивной кардиологии стал анализ изменений формы и размеров сердца, отличающихся от обычных популяционных, а также его электрической и механической функции. Поскольку прямая визуализация сердца обладает высокой информативностью, ЭхоКГ стала ведущим исследованием в спортивной кардиологии, завершая типичную программу скрининга спортсменов в виде сбора анамнеза, физикального осмотра и электрокардиографии в 12 отведениях [7, 16].

Постепенно были выделены опасные заболевания, часто встречающиеся среди спортсменов. Среди самых известных – гипертрофическая кардиомиопатия, дилатационная кардиомиопатия, аритмогенная кардиомиопатия, некомпактный миокард ЛЖ, заболевания корня аорты и двустворчатый аортальный клапан, пролапс митрального клапана, миокардиты и аномалии коронарных артерий [17]. Как видно из представленного перечня, почти все эти заболевания характеризуются определенными морфологическими характеристиками, которые можно распознать на ЭхоКГ.

В то же время и интенсивные спортивные занятия могут сопровождаться сдвигами в анатомии сердца. При статических (изометрических) нагрузках миокард подвергается перегрузке сопротивлением, приводящим к концентрическому ремоделированию и концентрической гипертрофии желудочка со значительным утолщением стенок миокарда и небольшим увеличением полости [8]. Тренировки на выносливость (изотонические) характеризуются перегрузкой сердца значительным объемом перекачиваемой крови и развитием эксцентрического ремоделирования и эксцентрической гипертрофии с большим объемом камер сердца и относительно небольшим утолщением стенок.

Известно, что расширенное и гипертрофированное спортивное сердце впервые упоминалось уже в 1899 г. в работах S. Henschen [19]. Врачи, наблюдавшие данный феномен, высказывали опасения, что такое сердце может сопровождаться чрезмерным напряжением или дегенерацией миокарда с фатальными последствиями, исходя из того, что в обычной популяции большое сердце, как правило, 50

имеют пациенты с серьезными заболеваниями: клапанной недостаточностью, выраженной ишемической болезнью сердца или генетически детерминированной кардимиопатией. В подобных случаях степень увеличения камер обычно ассоциируется с тяжестью патологии. Однако попытки перенести такие принципы оценки на спортсменов оказались не совсем верными, что объясняется другими причинами дилатации желудочков у них. Больное сердце имеет больший объем как в диастолу, так и в систолу из-за низкой фракции выброса и плохой насосной функции, особенно при физической нагрузке. Спортивное же сердце имеет увеличенные размеры за счет эксцентрической гипертрофии, обеспечивающей достаточный выброс в покое и значительное его возрастание при нагрузке. Регулярные физические нагрузки способствуют развитию физиологических изменений, которые могут затрагивать все камеры сердца и включают увеличение толщины стенок левого и правого желудочков, увеличение размеров их полостей, расширение предсердий, а также снижение показателей систолической функции в состоянии покоя по сравнению с людьми, не занимающимися спортом [7]. Внимание может привлекать неоправданное расширение камер сердца или гипертрофия, способные привести к «инвалидизации» сердца, снижению спортивных результатов и качества жизни спортсмена. Это связано с расстройствами коронарного кровотока, затруднения которого могут приводить как к острым (коронарный синдром, инфаркт миокарда), так и хроническим (фиброз миокарда) неблагоприятным последствиям.

Возникающие изменения чаще всего отражают физиологическую адаптацию к тренировочным нагрузкам, но могут переходить в более опасные последствия нагрузок, чреватые возникновением аритмий, эпизодов ишемии миокарда и внезапной остановки кровообращения. Четкая дифференциация между ними затруднена в связи с существованием так называемых серых зон в размерах сердца при физиологических и патологических состояниях. Разница между спортивной дилатацией и дилатацией при болезнях может быть и крайне незначительной, что требует квалифицированной дифференциальной диагностики. Тем не менее популяционные показатели, которые используют при выявлении сердеч- но-сосудистых заболеваний, нередко применяются как пограничные и в характеристиках спортивного сердца. В частности, для мужчин в качестве предельных указываются: конечный диастолический размер левого желудочка ≤ 60 мм, толщина межжелудочковой перегородки и задней стенки левого желудочка ≤ 11 мм, индекс массы миокарда левого желудочка ≤ 115 г на 1 м2 поверхности тела, среднее значение ударного индекса при пульсе 52–72 уд./мин должно быть 45–55 мл/м2 [10, 15].

На основе получаемых данных создаются классификации спорта, отражающие преимущественную направленность адаптации к тренировочным и соревновательным нагрузкам [12, 14]. Наиболее известная из них предложена группой A. Pelliccia et al. [17]. Авторами все виды спорта были разделены на 4 группы (специальные технические навыки, сила, смешанные качества, выносливость). Предполагалось, что указанные разновидности спорта, требуя разного уровня выносливости, по-разному влияют на частоту пульса, артериальное давление и сердечный выброс, что приводит к разным вариантам ремоделирования сердца при долгосрочных нагрузках. Соответственно этому превышение соответствующих для каждой группы границ сердца можно рассматривать как патологию. Однако на практике оказалось, что средние величины и верхние границы в соседних группах могут не иметь статистически значимого различия [1]. Исследования на эту тему дают значительный разброс данных, так как адаптации, вызванные физическими нагрузками, неоднородны и могут значительно различаться в зависимости от пола, возраста, этнической принадлежности и направленности тренировок, а также сильно зависят от количества обследованных лиц [3, 7, 9].

Таким образом, уточнение физиологических величин у спортсменов, относящихся к расширенным камерам сердца или аорты, увеличенному весу сердца, измененным формам желудочков или предсердий, до последнего времени является актуальной задачей. Целью настоящей работы является оценка диапазонов морфологического ремоделирования левого желудочка спортсменов высокого уровня в видах спорта с разнохарактерными видами тренировочных и соревновательных нагрузок.

Материалы и методы. Проведено одноцентровое ретроспективное исследование, в которое были включены результаты 12977 углубленных медицинских обследований (УМО), полученных у 6481 спортсмена сборных команд Российской Федерации мужского (3759 спортсменов, 7411 обследований) и женского (2722 спортсмена, 5566 обследований) пола по 20 видам спорта, проведенных на базе Национального центра спортивной медицины Федерального медико-биологического агент-

Пол Женский • Мужской

Рис. 1. Распределение спортсменов по группам видов спорта Fig. 1. Distribution of athletes by sport groups

ства в период с 2015 по 2024 г. Виды спорта были ранжированны по группам соответственно классификации A. Pelliccia et al. [17] (рис. 1). Сбор и хранение информации УМО спортсменов осуществлялся с использованием Федеральной государственной медицинской информационно-аналитической системы. Процедуры формирования итоговой базы (чистки, исправления ошибок заполнения, перерасчет показателей) проводились как вручную, с отбором интересующих параметров в программе для работы с электронными таблицами Microsoft Excel 2017, так и автоматически, с использованием макросов, написанных на языке программирования Visual Basic (VBA).

Анализировались следующие параметры: возраст, индекс конечного диастолического объема левого желудочка (иКДО), индекс конечного систолического объема левого желудочка (иКСО), индекс конечного диастолического размера левого желудочка (иКДР), индекс конечного систолического размера левого желудочка (иКСР), ударный индекс (УИ), индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ). Все индексы относились к показателям левого желудочка и рассчитаны на площадь поверхности тела.

Эхокардиографическое обследование проводилось на аппаратах Philips Affiniti 70 (Нидерланды), Phillips Affiniti 50 (Нидерланды) и Philips EPIQ Elite (Нидерладны) по общепринятым методикам [10] высококвалифицированными специалистами, имеющими опыт обследования спортсменов десять и более лет.

Поскольку используемые данные представляли собой несбалансированную панель (longitudinal data), то применили подход, согласно которому для каждого спортсмена, проходившего УМО в предсоревновательный период два и более раз, производилось вычисление среднего значения каждого исследуемого показателя. Данный подход помог

Таблица 1

Table 1

Диагнозы исключения спортсменов из исследования по Международной классификации болезней 10-го пересмотра

Exclusion criteria according to the International Classification of Diseases (10th revision)

Код диагноза по МКБ-10 Code Расшифровка Description I42.2 Другая гипертрофическая кардиомиопатия Other hypertrophic cardiomyopathy I45.8 Другие уточненные нарушения проводимости Other specified conduction disorders Z32.1 Беременность подтвержденная Pregnancy confirmed Z34 Наблюдение за течением нормальной беременности Supervision of normal pregnancy I42.7 Кардиомиопатия, обусловленная воздействием лекарственных средств и других внешних факторов Cardiomyopathy due to drugs and other external agents I42.8 Другие кардиомиопатии Other cardiomyopathies I42.9 Кардиомиопатия неуточненная Cardiomyopathy, unspecified I34.1 Пролапс (пролабирование) митрального клапана Mitral (valve) prolapse Q23.1 Врожденная недостаточность аортального клапана Congenital insufficiency of aortic valve Q23.8 Другие врожденные аномалии аортального и митрального клапанов Other congenital malformations of aortic and mitral valves Q24.5 Аномалия развития коронарных сосудов Malformation of coronary vessels I10–I15 Болезни, характеризующиеся повышенным кровяным давлением Hypertensive diseases избежать проблемы зависимых наблюдений, агрегируя данные на уровне одного спортсмена.

Критерии включения в исследование: прохождение обследования на базе центра (проведения антропометрического и эхокардиографического обследований), возраст от 16 до 50 лет. Критерии исключения из исследования: наличие заболеваний кардиологического профиля или беременность (табл. 1), наличие как минимум одной пустой ячейки в базе (утеря данных, незаполнение).

Оценка соответствия исследуемых параметров нормальному закону распределения проводилась с использованием критерия Шапиро – Уилка. Исходя из результатов анализа были выявлены распределения исследуемых параметров, отличные от нормального в большинстве случаев. В связи с этим описательная статистика включала в себя следующий набор параметров для характеристики имеющихся выборок: медиана (Ме), межквартильный размах [Q1; Q3], 95 % доверительный интервал (95 % ДИ) для медианы для возраста с целью подтверждения сопоставимости спортивных дисциплин для каждого вида спорта (рис. 2).

Сравнение групп видов спорта у мужчин и у женщин проводилось по отдельности с использованием непараметрического U-крите- рия Манна – Уитни и поправки Бонферрони – Хольма на множественные сравнения. Поэтому уровень значимости, при котором отвергалась нулевая гипотеза об отсутствии различий между изучаемыми группами, был равен 0,0083. Визуализация результатов описательной статистики при оценке выборок для каждого параметра включала построение box-plot диаграмм. Анализ данных осуществлялся с использованием пакета прикладных программ IBM SPSS Statistics 27. Построение столбчатых диаграмм производилось с использованием комплексного программного обеспечения бизнес-анализа Microsoft Power BI.

Результаты. Результаты анализа групп для спортсменов женского и мужского полов представлены в табл. 2, 3, а разброс показателей для составляющих их видов спорта – на спектрограммах (box-plot диаграммах) на рис. 3, 4.

Несмотря на то, что ударный индекс (УИ) клинически и статистически значимо возрастал по мере увеличения доли нагрузок на выносливость в каждой группе (отражая основной принцип классификации видов спорта), хорошо видно отсутствие монолитности, разброс медиан и значительные вариации интерквартильного размаха в каждой из групп, отражающие недостаточную однородность видов спорта в одной и той же группе. Это приводи-

Рис. 2. Возрастные характеристики исследуемых групп. Статистически значимые различия по возрасту между изучаемыми группами для каждого из полов отсутствуют, поскольку значения 95 % ДИ пересекают друг друга

Fig. 2. Age characteristics of the studied groups. There were no statistically significant age differences between groups for each sex, as the 95% confidence intervals overlapped

Таблица 2

Table 2

Описательная статистика эхокардиографических параметров в группах с различными видами спорта у спортсменов женского и мужского полов (Ме [Q1; Q3]) (n = 6481)

Descriptive statistics of echocardiographic parameters in male and female athletes from different sports (Me [Q1; Q3]) (n = 6481)

ло к повторному чередованию на box-plot диаграммах видов спорта из разных групп, и характеризовалось отсутствием статистически значимых различий в определенных показателях между ними. Единственным параметром, значимо различавшимся между всеми группами, был ИММЛЖ, а единственная пара групп, различавшаяся по всем без исключения параметрам, включала группу специальных

технических навыков и группу видов спорта на выносливость. Важно отметить, что более выраженные, статистически значимые различия были характерны для объемных показателей (иКДО, иКСО) в отличие от линейных (иКДР, иКСР).

Аналогичный характер распределения показателей ЭхоКГ среди различных видов спорта наблюдался и у мужчин.

Пол Sex	Показатель Parameter	Группы видов спорта Type of sport
		Специальные технические навыки Special technical skills	Сила Strength	Смешанные качества Mixed qualities	Выносливость Endurance
55 S w	иКДР, мм/м2 LVEDDi, mm/m2	27,9 [26,5; 29,2]	28,1 [26,6; 29,8]	27,9 [26,6; 29,2]	28,2 [26,9; 29,6]
	иКСР, мм/м2 LVESDi, mm/m2	17,4 [16,3; 18,3]	17,7 [16,7; 18,8]	17,5 [16,7; 18,5]	17,7 [16,7; 18,7]
	иКДО, мл/м2 LVEDVi, ml/m2	59,4 [55,1; 63,9]	62,2 [57,5; 67,8]	62,4 [58,5; 67,2]	65,7 [60,7; 70,9]
	иКСО, мл/м2 LVESVi, ml/m2	19,2 [17,2; 21,4]	20,6 [18,7; 22,8]	20,7 [18,9; 22,8]	21,8 [19,4; 24,1]
	УИ, мл/м2 SI, ml/m2	40,0 [37,1; 43,2]	41,4 [38,1; 45,3]	41,8 [38,6; 45,3]	43,9 [40,3; 47,6]
	ИММЛЖ, г/м2 LVMI, g/m2	68,5 [62,4; 75,1]	73,8 [66,9; 81,0]	75,7 [69,6; 83,0]	84,1 [75,8; 91,6]
55 О 2	иКДР, мм/м2 LVEDDi, mm/m2	26,6 [25,3; 27,8]	27,2 [25,5; 29,1]	26,6 [25,4; 27,8]	27,2 [25,9; 28,6]
	иКСР, мм/м2 LVESDi, mm/m2	16,8 [15,9; 17,7]	17,2 [16,1; 18,5]	16,8 [15,9; 17,7]	17,3 [16,3; 18,3]
	иКДО, мл/м2 LVEDVi, ml/m2	63,6 [58,8; 68,8]	67,8 [62,6; 73,4]	67,7 [62,3; 73,0]	71,9 [66,4; 78,1]
	иКСО, мл/м2 LVESVi, ml/m2	21,4 [19,5; 23,8]	23,0 [20,6; 25,4]	22,9 [20,6; 25,3]	24,6 [22,2; 27,5]
	УИ, мл/м2 SI, ml/m2	41,8 [38,7; 45,7]	44,4 [40,9; 49,0]	44,6 [40,7; 48,2]	47,4 [42,8; 51,4]
	ИММЛЖ, г/м2 LVMI, g/m2	83,6 [76,4; 92,1]	94,1 [85,4; 102,7]	95,2 [86,7; 104,7]	105,4 [95,3; 122,3]

Таблица 3

Table 3

Результаты сравнительного межгруппового анализа

ЭхоКГ параметров у спортсменов женского у мужского пола

Comparative intergroup analysis of echocardiography parameters in male and female athletes

Пол Sex	Сравниваемые группы Comparison groups	Индекс КДР, мм/м2 LVEDDi, mm/m2	Индекс КСР, мм/м2 LVESDi, mm/m2	Индекс КДО, мл/м2 LVEDVi, ml/m2	Индекс КСО, мл/м2 LVESVi, ml/m2	УИ, мл/м2 SI, ml/m2	ИММЛЖ, г/м2 LVMI, g/m2
55	Спец. техн. навыки – сила Special technical skills – strength	0,009	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Спец. техн. навыки – смешанные качества Special technical skills – mixed qualities	0,585	0,045	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Спец. техн. навыки – выносливость Special technical skills – endurance	0,002*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Сила – смешанные качества Strength – mixed qualities	0,019	0,008*	0,250	0,829	0,110	< 0,001*
	Сила – выносливость Strength – endurance	0,535	0,983	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Смешанные качества – выносливость Mixed qualities – endurance	0,003*	0,011	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
55 О 2	Спец. техн. навыки – сила Special technical skills – strength	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Спец. техн. навыки – смешанные качества Special technical skills – mixed qualities	0,903	0,895	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Спец. техн. навыки – выносливость Special technical skills – endurance	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Сила – смешанные качества Strength – mixed qualities	< 0,001*	< 0,001*	0,551	0,954	0,372	0,002*
	Сила – выносливость Strength – endurance	0,761	0,457	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*
	Смешанные качества – выносливость Mixed qualities – endurance	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*	< 0,001*

Примечание: * – p < 0,0083, выявлены статистически значимые различия между группами. Спец. техн. навыки – специальные технические навыки.

Note: * – p < 0.0083 indicates statistically significant differences between groups.

uloiDMq                                              иЛилЛц

Заключение. Спортивная медицина ставит своей первоочередной задачей профилактику ВСС у спортсменов, которая может быть обусловлена невыявленными кардиальными патологиями или неоправданной гипертрофией и дилатацией сердца вследствие чрезмерных нагрузок. Кажется очевидным, что в их диагностике можно опереться на вид ремоделирования сердца и его размеры, которые должны увеличиваться по мере возрастания доли тренировочных нагрузок на выносливость и, соответственно, ударного выброса в покое. Подобный подход позволяет определить переход размеров сердца за физиологические границы, характерные для разных видов спорта, и снизить частоту ВСС среди спортсменов [13]. Однако пределы этих границ могут значительно колебаться. В последние годы зарубежными исследователями предложена и активно используется классификация А. Pelliccia et al. [17]. Однако уже появились наблюдения, что она в ряде случаев не обеспечивает точные морфологические характеристики сердца, на которые можно ориентироваться при диагностике его патологии. В настоящей работе также подтверждается данный тезис. В ее основу лег ретроспективный анализ данных, собиравшихся в течение десяти лет. Исследование охватило эхокардиографические показатели ЛЖ у 6481 спортсмена сборных команд РФ, разделенных на четыре классификационные группы, включающие 20 видов спорта. В результате была доказана определенная несостоятельность используемой классификации независимо от пола спортсменов.

Так, при изучении линейных показателей (иКДР, иКСР) все группы – как женщины, так и мужчины – оказались клинически значимо сопоставимы между собой. Более того, при изучении спектрограмм (см. рис. 3 и 4), в которых виды спорта из каждой группы пред-

ставлены по отдельности, отмечена клиническая схожесть значений медиан из абсолютно противоположных групп. Например, у мужчин плавание (вид спорта на выносливость) оказалось сопоставимым по данным показателям с таким видом спорта из специальных технических навыков, как настольный теннис. Более того, границы межквартильных интервалов оказывались статистически сопоставимыми. В результате значения первого квартиля по показателю иКДР у пловцов оказались меньше, чем у игроков в настольный теннис, что противоречит принципу классификации. Сходные разбросы результатов были получены в исследовании спортсменов уровня сборных команд г. Москвы, а также в зарубежных исследованиях [1, 2]. Это факт ставит под сомнение дальнейшее использование изучаемых показателей в изолированном виде для разделения видов спорта на группы, поскольку они не отражают в достаточной степени закономерности ремоделирования сердца в ответ на преобладание тех или иных тренировочных и соревновательных нагрузок.

В то же время помимо случаев с ВСС можно отметить нарастающее количество публикаций, посвященных повреждениям сердца, приводящим к инвалидности и в результате – к снижению качества жизни спортсменов. Таким образом, выделение видов спорта, приводящих к характерным (небольшим или значительным) изменениям размеров сердца, остается актуальным и постоянно используется при скрининге спортсменов. Однако практический опыт показал значительную вариабельность измеряемых параметров даже в пределах одной видовой группы. Таким образом, основной тезис о вариантах физиологической адаптации к тренировочным нагрузкам оказывается незавершенным и требуется поиск дополнительных показателей для вычленения патологических структурных изменений сердца.