Проблема здоровья человека неразрывно связана с понятием адаптации, причем адаптоспособность человека зависит не только от физиологических резервов организма, но и от его индивидуальной устойчивости к нестабильным факторам внешней среды. Под индивидуальной устойчивостью понимаются конституционально обусловленные особенности организма, в том числе и такие, как тип гемодинамики. Известно, что у людей с разным типом гемодинамической организации нервные влияния на сердце не гомогенны, и зависят от дыхательной активности организма. Следовательно, адаптивные сдвиги в системе дыхания и характер функциональных изменений дыхания у студентов при адаптационно-приспособительной деятельности к внешним условиям могут различаться [10]. Исходя из этого, можно предположить, что у лиц с разным типом гемодинамики могут наблюдаться конституционно обусловленные возможности и склонности к определенному виду физической деятельности (способность к силовой, скоростной, скоростно-силовой работе и т.д.) и наоборот, индивидуальные особенности аппарата кровообращения способны лимитировать мышечную деятельность определенной мощности и интенсивности.
Способности к различным видам деятельности, в том числе и спортивной, у лиц с разным типом гемодинамики рассматривались с разных точек зрения, но большинство работ оценивали двигательные качества респондентов на основе анализа результатов, полученных по двигательным тестам [3]. В нашей работе сделана попытка проанализировать данный вопрос, основываясь на индивидуальных конституциональных особенностях человека (тип гемодинамики) - если склонности к тому или иному виду спортивной деятельности связаны с особенностями гомеостатической организации, то необходимо учитывать данный факт при отборе в спортивные секции и при планировании процесса физического воспитания с целью повышения эффективности организации тренировочного процесса и коррекции физического и функционального потенциала занимающихся на занятиях физической культурой. С другой стороны, знание особенностей гемодинамического обеспечения организма человека даст возможность уже на начальном этапе без проведения значительного количества двигательных тестов для методически правильного построения процесса физического воспитания.
Цель работы: выявить функциональные возможности кардиореспираторной системы и двигательного потенциала у лиц с разным типом гемодинамики.
Материалы и методы
Исследование функционального состояния было проведено у практически здоровых молодых людей, трудоспособного возраста (18,08±0,08 лет), родившихся и проживающих в условиях северного региона (г. Архангельск, Архангельская область) и являвшихся на момент обследования студентами высшего учебного заведения (г. Архангельск). Для решения поставленных задач обследовано 312 юношей.
Проведено измерение гемодинамических показателей: частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), пальпаторно; артериального давления (АД, мм рт.ст.), где АДс – систолическое артериальное давление, АДд – диастолическое артериальное давление, аускультативным методом по Н.С. Короткову. Рассчитывались показатели системной гемодинамики: среднее артериальное давление (АДср, мм рт ст.), как АДср=АДд+0,42*АДп; пульсовое артериальное давление (АДп, мм рт ст.), как АДп=АДс-АДд; систолический объем крови (СОК, мл), как СОК=90,97+0,54*АДп-0,57АДд-0,61*возраст; минутный объем кровообращения (МОК, мл), как МОК=СОК*ЧСС; общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС, дин*с/см3), как ОПСС=[(АДср* 1333)/МОК*60]. Для определения типа кровообращения использовали показатель уровень минутного объема кровообращения (УМОК, %), в соответствии с типом были выделены 3 группы: 1 группа (n=149 чел.) – с гиперкинетическим типом кровообращения (ГрКТ) при УМОК>110 %; 2 группа (n=115 чел.) – с эукинетическим типом кровообращения (ЭуКТ) при УМОК=90-110 %; 3 группа (n=48 чел.) – с гипокинетическим типом кровообращения (ГпКТ) при УМОК<90 % [8].
Для исследования вариабельности сердечного ритма (ВСР) проводилась запись вариационной кардиоинтервалометрии с помощью устройства психофизиологического тестирования УПФТ-1/30 – «Психофизиолог». Оценивали показатели кардиоинтевалографии: среднее квадратическое отклонение, (SDNN, мc); математическое ожидание, (RRNN, мc); мода, (Мо, мc); вариационный размах, (BP, с); амплитуда моды, (АМо, %); индекс вегетативного равновесия, (ИВР, усл.ед.); вегетативный показатель ритма, (ВПР, усл.ед.); стресс-индекс, (SI, усл.ед.); показатель адекватности процессов регуляции, (ПАПР, усл.ед.). При спектральном анализе ВРС определяли следующие параметры: общая мощность спектра, (TP (Total Power), c2); высокочастотные колебания, (HF (High Frequency), c2); низкочастотные колебания, (LF (Low Frequency), c2); очень низкочастотные колебания, (VLF (Very Low Frequency), c2); отношение низкочастотной части спектра к высокочастотной, (LF/HF, %); индекс централизации, (ИЦ, усл.ед.).
Исследование функции внешнего дыхания проводилось на автоматическом спирометре «СпироС-100» в положении сидя. Были изучены следующие показатели: жизненная емкость легких, (ЖЕЛ, л) ; дыхательный объем, (ДО, л); резервный объем вдоха, (РОвд, л); резервный объем выдоха, (РОвыд, л); емкость вдоха, (Евд, л); частота дыхания в состоянии покоя, (ЧДп, раз/мин); максимальная вентиляция легких, (МВЛ, л/мин); минутный объем дыхания, (МОД, л); максимальная частота дыхания, (ЧДмвл, раз/мин); максимальный дыхательный объем, (ДОмвл, л); форсированная жизненная емкость легких, (ФЖЕЛ, л); объем форсированного выдоха за первую секунду, (ОФВ1, л); пиковая объемная скорость выдоха, (ПОС, л/с); мгновенная объемная скорость на 25% от ФЖЕЛ, (МОС25, л/с); то же на 50% от ФЖЕЛ, (МОС50, л/с); то же на 75% от ФЖЕЛ, (МОС75, л/с); средняя объемная скорость в диапазоне 25-75%, (СОС25-75, л/с); средняя объемная скорость в диапазоне 75-85%, (СОС75-85, л/с).
Для оценки физической работоспособности и функциональных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем определяли: интенсивность накопления пульсового долга (ИНДП, балл) по методике В.М. Король с соавт. [6].
Статистическая обработка данных с использованием Microsoft Excel, пакета прикладных статистических программ «StatSoft Statistica v6.0 Rus» и «SPSS 13.0». Для оценки достоверности (значимости) зависимых выборок исследования используется ANOVA для повторных измерений с post-hoc тестом (для параметров с нормальным распределением) и U-критерий Манна-Уитни (для параметров, которые не подчиняются закону нормального распределения). Различия считали статистически значимыми при р<0,05. Корреляционный анализ выполнен с использованием коэффициентов корреляции Спирмена, факторный анализ - с ротацией «варимакс» [7].
Результаты исследования
Изучение внутриструктурных взаимосвязей у юношей с разным типом геодинамики дает возможность оценить степень сформированности функциональных отношений [4], раскрыть организацию биоэнергетического состояния организма и ее изменение в зависимости от уровня стрессовых воздействий [5], получить информацию об алгоритмах перестройки кардиореспираторной системы [1,2]. Владение данной информацией позволяет управлять адаптационным потенциалом организма, а, следовательно, и сохранять здоровье человека.
Анализ особенностей межсистемных взаимоотношений показателей в кардиореспираторной системе свидетельствует, что при разных типах кровообращения ее функциональная организация имеет свои особенности. Факторный анализ выявил у юношей с гиперкинетическим типом кровообращения наличие 4 генеральных совокупностей с суммарным весом 81 % дисперсии (рис. 1). К 1-му фактору отнесены 9 показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) с общей долей в суммарной дисперсии 30 %. Вторую матрицу, включающую 5 показателей (20 %), составили показатели центральной гемодинамики. Третий фактор определили величины системы внешнего дыхания с суммарным весом 16 %, состоящие из 4 значений, отражающих бронхиальную проходимость в системе мелких, средних и крупных бронхов, и скоростных показателей выдоха на уровне крупных и средних бронхов (СОС25-75). Четвертый фактор также представлен респираторными показателями, характеризующими объемно-емкостные величины спокойного выдоха (ЖЕЛ и Евд) и показателем форсированного выдоха (ФЖЕЛ) с вкладом в общую дисперсию 15 %. Данные структурные взаимоотношения указывают, что у молодых людей с ГрТК функциональное состояние связано с потенциальными возможностями сердечно-сосудистой системы в целом с преобладанием ее хронотропного компонента. Кроме того, у лиц с данным типом кровообращения отмечается зависимость функционального потенциала дыхательной системы от бронхиальной проводимости на всем уровне бронхиального дерева – крупных, средних, мелких бронхов.
Рис. 1. Внутриструктурные отношения в кардиореспираторной системе у юношей с гиперкинетическим типом кровообращения
У юношей с ЭуКТ определено наличие 3 генеральных совокупностей с суммарным весом 79 % дисперсии (рис. 2). Первый фактор также представлен величинами ВСР с вкладом 31 %. Во второй фактор вошли 6 показателей центральной гемодинамики (25 %). Третий фактор «Внешнее дыхание» имеет более расширенный вид по сравнению с предыдущей группой и состоит из 6 показателей, отражающих бронхиальную проходимость в системе мелких, средних и крупных бронхов, скоростную величину выдоха (СОС25-75, СОС75-85) и объемного показателя форсированного выдоха ОФВ1. В межсистемных связях у юношей с ЭуТК отмечается более выраженный вклад в управление ритмом сердца симпатической компоненты. Эти изменения указывают на расширение контроля со стороны высших отделов мозга за функциональным состоянием организма. Кроме того, ряд авторов отмечают, что при активизации симпатической компоненты в управлении сердечным ритмом нарушается кардиореспираторная синхронизация, тогда как активность парасимпатического отдела ВНС имеет обратный эффект [8]. Показатель АДср начинает занимать лидирующие позиции во втором факторе, что можно интерпретировать как напряжение адаптационных механизмов сердечно-сосудистой системы. Кроме того, показатели внешнего дыхания, формирующие третий фактор, увеличивают свое присутствие на два показателя, что свидетельствует о возросшей нагрузке и на респираторную систему.
Рис. 2. Внутриструктурные отношения в кардиореспираторной системе у юношей с эукинетическим типом кровообращения
Факторный анализ выявил у юношей с гипокинетическим типом кровообращения наличие 5 генеральных совокупностей с суммарным весом 88 % дисперсии (рис. 3). Первый фактор представлен 6 показателями вариабельности сердечного ритма с вкладом 27 %. Во второй фактор (19 %) вошли показатели внешнего дыхания, отражающих бронхиальную проходимость в системе мелких и средних бронхов, скоростную величину выдоха (СОС25-75) и показатель пиковой объемной скорости (ПОС.) Третий фактор сформирован 3 величинами (17 %) ВСР (SI, ИВР и ПАПР). Четвертый фактор, с кумулятивным вкладом 15 % (ДП, ИНМ, АП), и пятый фактор с суммой 10 % (АДс и АДд), состоит из величин, отражающих центральную гемодинамику. У лиц с ГпКТ кровообращения показатели вариабельности сердечного ритма сформировали две матрицы – первую и третью, что свидетельствует о большем уровне свободы в выборе ответных реакций у юношей с данным типом кровообращения. Наблюдается смещение показателей, информирующих о состоянии системы внешнего дыхания во второй фактор, что предполагает зависимость адаптационного потенциала кардиореспиратороной системы у молодых людей, входящих в данную группу, от дыхательного спектра. Третий, четвертый и пятый фактор сформированы показателями, отражающими состояние сердечно-сосудистой системы в целом (3 и 4 факторы) и ее инотропный потенциал (5 фактор). Такое значительное количество гемодинамических величин, вошедших в факторную структуру, дают возможность функциональным системам организма для широкого спектра ответных реакций на воздействие стресс-факторов.
Таким образом, при воздействии какого-либо стресс-фактора ответные реакции кардиореспираторной системы у юношей ГрКТ связаны с активацией хронотропного спектра центральной гемодинамики и зависят от состояния бронхиальной проводимости респираторной системы. У молодых людей с ЭуКТ зависимость от состояния бронхиальной проводимости респираторной системы происходит на фоне включение инотропной составляющей центральной гемодинамики. У лиц с ГпКТ при менее значительной зависимости ответных реакций организма от управляющих факторов наблюдается выраженное включение системы внешнего дыхания в компенсаторно-приспособительную деятельность.
Рис. 3. Внутриструктурные отношения в кардиореспираторной системе у юношей с гипокинетическим типом кровообращения
Исследование внутриструктурных взаимосвязей в кардиореспираторной системе после выполнения нагрузочного тестирования (бег в течение 2-х минут на требане при ЧСС≥180 уд/мин при заданной скорости 14–16 км/ч) показывает, что обеспечение физической деятельности у лиц с ГрКТ кровообращения может быть лимитировано сосудистым спектром гемодинамики, так как и первый и второй фактор сформирован показателями АД (рис.4а). В третий фактор вошли показатели, отражающие хронотропную функцию сердца и общий функциональный потенциал. Можно предположить, что общая ответная реакция на нагрузочное тестирование в меньшей степени зависит от состояния гемодинамики в данный момент времени, так как ЧСС и АДд в состоянии покоя не вошли в генеральную совокупность.
Факторная структура ЭуКТ состоит из четырех факторов (рис. 4 б). Причем в первый фактор вошли показатели АДд, а во второй ЧСС, что указывает на важность сердечного спектра гемодинамики и общего функционального состояния организма для обеспечения работоспособности. Показатели АДс сформировали третий фактор, а ЧСС и АДд в состоянии покоя вошли в четвертый. Данный факт показывает, что для обеспечения мышечной деятельности важность приобретает состояние гемодинамики в период покоя, и, вместе с тем, юноши с ЭуКТ кровообращения при выполнении двигательной деятельности в меньшей степени зависят от инотропного спектра гемодинамики.
а б в
Рис. 4 Факторная структура кардиореспираторной системы после нагрузочного тестирования у юношей с гиперкинетическим (а), эукинетическим (б), гипокинетическим (в) типом кровообращения
Факторная структура у лиц с ГпКТ (рис. 4 в) практически аналогична матрице, полученной у ЭуКТ. Стоит отметить, что для обеспечения мышечной работы у юношей с данным типом гемодинамики важность приобретает функциональный потенциал организма до начала выполнения деятельности, причем как инотропный, так и хронотропный ее компоненты.
Таким образом, результаты исследования указывают, что лица с ГрКТ обладают значительной лабильностью гемодинамической системы, способны к быстрым ответным реакциям, направленным на обеспечение физической деятельности. Молодым людям с ЭуКТ и ГпКТ необходимо более длительное время для врабатывания при выполнении физической деятельности и они в большей мере зависят от уровня подготовленности при выполнении физической нагрузки. Из обследуемого контингента наиболее высоким уровнем функциональных возможностей кардиореспираторной системы обладают юноши с ГпКТ кровообращения.
Следовательно, при спортивном отборе необходимо учитывать, что молодые люди с ГпКТ кровообращения обладают более высокими функциональными способностями кардиореспираторной системы на фоне ее низкой лабильности, следовательно, у них наблюдаются способности к нагрузкам, где необходимо такое качество как выносливость (бег на длинные дистанции, лыжный спорт, плавание и т.д.). В свою очередь молодые люди с ГрКТ кровообращения имеют способности к физическим нагрузкам, где важным является такое качество как быстрота и координационные способности (бег на короткие дистанции, баскетбол, футбол, бокс, бадминтон и т.д.), так как на фоне значительных функциональных возможностей регистрируется высокий уровень лабильности кардиореспираторной системы. Обладающие высоким уровнем лабильности кардиореспираторной системы (относительно лиц с ГпКТ) на фоне более низкого ее функционального потенциала (относительно лиц с ГрКТ и ГпКТ) юноши с ЭуКТ имеют данные к занятиям скоростно-силовыми видами спорта (бег на средние дистанции и т.д.).
В тоже время, при занятиях физической культурой, для повышения общих физических возможностей и гармоничного развития организма необходимо акцентировать внимание на отстающих физических качествах и способностях - лицам с ГрКТ рекомендуются упражнения на развитие выносливости, юношам с ГпКТ – на развитие быстроты, лицам с ЭуКТ – развивать аэробный потенциал организма.
Рецензенты:
Макеева В.С., д.п.н., профессор, зав. кафедрой «Туризма, рекреация и спорт» Госуниверситет-УНПК, г. Орел;
Калашников А.Ф., д.п.н., профессор кафедры социологии, культурологии и политологии, Госуниверситет-УНПК, г. Орел.