Комплексная оценка сердечно-сосудистой и дыхательной систем при нагрузках повышающейся мощности
- Авторы: Ванюшин Ю.С.1, Ситдиков Ф.Г.1
-
Учреждения:
- Казанский государственный медицинский университет
- Выпуск: Том 80, № 3 (1999)
- Страницы: 187-189
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 28.04.2021
- Статья одобрена: 28.04.2021
- Статья опубликована: 02.04.1999
- URL: https://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/66687
- DOI: https://doi.org/10.17816/kazmj66687
- ID: 66687
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Во многих видах спорта, связанных прежде всего с развитием выносливости, основная роль принадлежит системе обеспечения организма кислородом. Составными элементами такой системы являются сердечно-сосудистая и дыхательная, между которыми существует теснейшая функциональная связь. При этом у одних лиц более выраженные изменения претерпевает сердечно-сосудистая система, а у других — дыхательная.
Ключевые слова
Полный текст
Во многих видах спорта, связанных прежде всего с развитием выносливости, основная роль принадлежит системе обеспечения организма кислородом. Составными элементами такой системы являются сердечно-сосудистая и дыхательная, между которыми существует теснейшая функциональная связь. При этом у одних лиц более выраженные изменения претерпевает сердечно-сосудистая система, а у других — дыхательная [1, 5, 8]. Среди многих факторов, от которых эти сдвиги зависят, можно выделить величину физической нагрузки, уровень тренированности и возраст обследуемых [3, 6].
Целью наших исследований являлось изучение особенностей гемодинамики, внешнего дыхания, газообмена, а также введение коэффициента оценки реакции кардиореспираторной системы на физические нагрузки.
В исследовании принимали участие спортсмены в возрасте от 15 до 35 лет, занимающиеся теми видами спорта, которые развивают выносливость. Все спортсмены были разделены на три группы. В 1-ю группу (11 чел.) вошли подростки 15—16 лет, во 2-ю (12) — юноши от 17 до 21 года, в 3-ю (10) — взрослые спортсмены 22—35 лет.
Все обследуемые выполняли ступенчато возрастающую велоэргометрическую нагрузку (на велоэргометре ЭРГ-3 Казанского объединения “Медфизприбор”) в диапазоне от 50 до 200 Вт без отдыха. Длительность каждой ступени составляла 4 минуты. За 15—20 секунд до конца каждой ступени нагрузки регистрировали дифреограмму с электродов, которые при помощи резинового пояса крепились на шее и грудной клетке спортсменов в области мечевидного отростка. Анализировали 6—10 комплексов дифреограммы. В формулу, которую мы использовали [7], был введен усредненный периметр грудной клетки для учета особенностей конституции тела обследуемых. Запись электрокардиограммы проводили в одном из отведений по Небу. Минутный объем крови (МОК) находили расчетным способом. Выдыхаемый воздух собирали в мешок Дугласа и производили его газоанализ на парамагнитном оксианализаторе АК-5. Минутный объем дыхания (МОД) и частоту дыхания (ЧД) определяли с помощью пневмотахографа. Градуировку оксианализатора контролировали ежедневно с использованием точных газовых смесей.
Как показали результаты наших исследований [3], имеются различные механизмы, достаточно полно обеспечивающие организм кислородом при мышечной деятельности и зависящие от возраста спортсменов. К наиболее совершенным можно отнести механизмы, связанные с увеличением показателей МОК и КИО2, которые характерны для групп юношей и взрослых спортсменов, и с повышением МОД — для групп подростков. Однако для оценки эффективности кислородного обеспечения, основанной на комплексном подходе, необходимо введение показателя, учитывающего реакцию сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Сердечнососудистая система, как правило, выступает в роли лимитирующего звена в цепи транспорта кислорода к работающим мышцам, а дыхательная — может ее компенсировать. Это происходит в результате более низкой “пропускной способности” сердца, так как во время нагрузок субмаксимальной и большой мощности МОК возрастает в 4—5 раз, а объем воздуха, перекачиваемого через легкие, — в 15—20 раз [2]. Поэтому критерием оценки взаимодействия этих систем можно считать их кислородтранспортную эффективность, которая будет оцениваться как результат взаимодействия центральной гемодинамики, внешнего дыхания и газообмена.
Таблица 1. Коэффициент комплексной оценки обеспечения организма кислородом в группах спортсменов при ступенчато возрастающей велоэргометрической нагрузке (М±m)
Нагрузка | Группы | ||
1-я | 2-я | 3-я | |
ФОН | 178,36130,75 | 226,08124,26 | 352,41±42,60*** |
50 Вт | 92,00±11,57 | 144,26110,47* | 213,60±14,61*** |
100 Вт | 55,0117,13 | 115,42±10,77* | 149,11±15,09** |
150 Вт | 40,11±6,24 | 94,92110,14* | 114,79±11,17** |
200 Вт | 25,5613,02 | 67,5015,50* | 83,0018,90** |
* Достоверность различий между данными 1 и 2-й групп, ** 1 и 3-й групп, *** 2 и 3-й групп.
Нами был предложен коэффициент комплексной оценки обеспечения организма кислородом, представляющий собой отношение произведений
Полученные результаты представлены в табл. 1. С увеличением мощности работы на велоэргометре данный коэффициент, как видно по данным табл. 1, снижался, причем наиболее значительно в группе подростков, что свидетельствует о ведущей роли у них дыхания в обеспечении организма кислородом. Это совпадает с мнением С.Н. Кучкина [5], согласно которому на начальном этапе учебно-тренировочного процесса работоспособность обеспечивается в основном за счет аппарата внешнего дыхания. Однако вентиляционные возможности были выше в других группах спортсменов. Удовлетворение же кислородного запроса происходило у них за счет показателей сердечно-сосудистой системы. Тот путь, по которому организм подростков снабжается кислородом, считается мало эффективным, так как большая часть кислорода, доставляемая в организм, обеспечивает энергетические потребности мышц самой дыхательной системы.
Между подростками и остальными группами обследованных достоверные различия в отношении коэффициента наиболее четко проявлялись с первой ступени нагрузки. Следовательно, с помощью предлагаемого показателя можно обнаружить различия между возрастными группами даже при использовании небольших по мощности нагрузок.
Таблица 2. Показатели гемодинамики, внешнего дыхания и газообмена в группах спортсменов при ступенчато возрастающей велоэргометрической нагрузке
Нагрузка | Показатели | Группы | ||
1-я | 2-я | 3-я | ||
ФОН | ЧСС | 77,5114,63 | 64,3812,95* | 63,8813,54** |
УОК | 62,5513,55 | 76,2714,59* | 78,9314,52** | |
МОК | 4,7710,28 | 4,9110,29 | 5,0110,44 | |
МОД | 9,7310,81 | 11,28±0,98 | 8,8211,15 | |
КИО2 | 21,36±1,98 | 19,5510,86 | 22,0911,21 | |
50 Вт | ЧСС | 105,6215,21 | 91,1912,62* | 87,5912,40** |
УОК | 81,0813,44 | 105,0516,60* | 108,3816,80** | |
МОК | 8,4610,50 | 9,7210,82 | 9,5110,69 | |
МОД | 25,7611,74 | 25,9711,56 | 23,6912,68 | |
КИО2 | 28,5211,86 | 31,1411,72 | 36,7811,65*** | |
100 Вт | ЧСС | 133,1316,05 | 108,8512,54* | 103,4912,62** |
УОК | 80,0713,45 | 118,29±6,70* | 122,6617,30** | |
МОК | 10,5310,41 | 13,0410,65* | 12,6910,32** | |
МОД | 40,3513,04 | 35,6411,78 | 37,0313,97 | |
КИО2 | 33,3912,02 | 36,7711,99 | 41,4911,86** | |
150 Вт | ЧСС | 161,2416,26 | 131,1212,85* | 123,7812,76** |
УОК | 77,8314,60 | 122,7114,81* | 133,4617,55** | |
МОК | 12,3510,56 | 16,0410,65* | 16,4410,82** | |
МОД | 54,1513,21 | 43,9811,95* | 46,8513,07 | |
КИО2 | 36,3512,56 | 42,3411,53 | 47,0311,44*** | |
200 Вт | ЧСС | 178,1016,98 | 149,6213,27* | 143,0113,46** |
УОК | 73,3015,45 | 130,7617,31* | 134,4118,06** | |
МОК | 12,9010,87 | 17,7711,23* | 19,1010,97** | |
МОД | 68,5713,84 | 59,0412,26* | 60,1014,35 | |
КИО2 | 40,8211,64 | 44,9911,60 | 50,4111,59*** |
* Достоверность различий между показателями 1 и 2-й групп, ** 1 и 3-й групп, *** 2 и 3-й групп.
Включение механизмов адаптации к физическим нагрузкам происходит неодновременно, отражая сложную систему регуляции и взаимокомпенсации функций [4, 9]. Это можно видеть на примере нагрузок повышающейся мощности (табл. 2). При нагрузке мощностью в 50 Вт во всех группах спортсменов доминирующее значение приобретала сердечно-сосудистая система. В таком случае помимо вполне естественной хронотропной реакции наблюдалось увеличение насосной функции сердца, так как сердечный выброс в равной степени обеспечивался за счет как ЧСС, так и УОК (табл. 3). В последующем при повышении мощности нагрузки в группе подростков рост сердечного выброса происходит в большей степени, чем в других группах, благодаря увеличению частоты сердцебиений, что является малоэффективным, потому что предельная хронотропная реакция сердца биологически детерминирована функциональными возможностями синусового узла [4]. В других группах МОК обеспечивался за счет как хронотропного, так и инотропного компонентов сердечной деятельности. Однако и в этих группах, особенно при нагрузках мощностью в 150 и 200 Вт, роль частоты сердцебиений была более значительной, чем ударного выброса.
При дальнейшем повышении мощности нагрузки в группе подростков возрастает роль дыхательного компонента сердечно-сосудистой и дыхательной систем, то есть аппарат внешнего дыхания приобретает значение ведущего фактора в обеспечении организма подростков кислородом при нагрузках мощностью 100,150 и 200 Вт. В этом случае компенсируется насосная функция сердца, так как роста величины УОК не прослеживается. Следовательно, компенсация производительности сердца у подростков происходит по дыхательному типу.
Таким образом, динамика кардиореспираторных показателей у спортсменов разная, и поддержание задаваемой нагрузки обеспечивается различным сочетанием взаимодействия систем транспорта и утилизации кислорода, зависящим от возраста спортсменов.
Таблица 3. Увеличение частоты сердцебиений и ударного объема крови (в %) по сравнению с таковыми в покое при ступенчато возрастающей велоэргометрической нагрузке
Нагрузка | Показатели | Группы | ||
1-я | 2-я | З-я | ||
50 Вт | ЧСС | 36 | 42 | 38 |
УОК | 30 | 38 | 37 | |
100 Вт | ЧСС | 72 | 69 | 63 |
УОК | 28 | 55 | 55 | |
150 Вт | ЧСС | 108 | 104 | 94 |
УОК | 24 | 61 | 69 | |
200 Вт | ЧСС | 130 | 132 | 125 |
УОК | 17 | 71 | 70 |
Предлагаемый нами коэффициент комплексной оценки обеспечения организма кислородом может быть использован для определения компенсаторных и адаптивных реакций организма спортсменов при выполнении ими физических нагрузок повышающейся мощности.
Об авторах
Ю. С. Ванюшин
Казанский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: info@eco-vector.com
Кафедра анатомии и физиологии человека
Россия, КазаньФ. Г. Ситдиков
Казанский государственный медицинский университет
Email: info@eco-vector.com
Профессор, заведующий кафедрой анатомии и физиологии человека
Россия, КазаньСписок литературы
- Борилкевич В.Е. Физическая работоспособность в экстремальных условиях мышечной деятельности. — Л., 1982.
- Бреслав И. С. Как управляется дыхание человека. — Л., 1985.
- Ванюшин Ю.С. // Физиол. чел. — 1998. — № 3. — С. 105-108.
- Карпман В.Л., Любина Б. Т. Динамика кровообращения у спортсменов. — М., 1982.
- Кучкин С.Н. Резервы дыхательной системы и аэробная производительность организма: Автореф. дисс. докт. мед. наук. — Казань, 1986.
- Новикова Е.И. Аэробный обмен и функциональное состояние сердечно-сосудистой системы у школьников подросткового возраста: Автореф. дисс. канд. биол. наук. — М., 1988.
- Пушкарь Ю.Т., Цветкова А.А., Хеймец Г.И. // Бюллетень Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР. — 1980. — № 1. — С. 45-48.
- Розенблат В.В., Малафеева С.Н., Повода- тор А.И., Рожкова С.В. // Физиол. чел. — 1985. — № 1.-С. 102-106.
- Фомина Г.А., Юренев А.П., Беленков Ю.Н. и др. // Кардиология. — 1978. — № 12. — С. 63—68.
Дополнительные файлы
