Функциональные особенности сердечно-сосудистой системы при занятиях спортом

Индивидуальная оценка объема сердца в связи с антропометрическими особенностями спортсмена производится путем определения так называемого относительного объема сердца. Для расчета этой величины чаще всего объем сердца делится на вес спортсмена в кг (есть и более сложные способы расчета относительного объема сердца).

Физиологическая дилятация сердца у спортсменов является весьма лабильной. Так, установлено, что в процессе роста тренированности в подготовительном периоде объем сердца может увеличиться на 15--20%.

В спортивной медицине широко используется методика исследования внутренних структур сердца -- ультразвуковая эхокардиография. На эхо-кардиограмме можно определить диаметр левого желудочка в период систолы и диастолы, толщину задней стенки этого отдела сердца и межжелудочковой перегородки. С помощью специальных формул можно рассчитать конечно-диастолический объем (КДО) и конечно-систолический объем (КСО) полости желудочка, массу миокарда (ММ), ударный объем (УО) и т.д.

В условиях покоя максимальная диастолическая емкость желудочка условно подразделяется на 3 фракции: 1) фракцию ударного объема (УО); 2) фракцию базального резервного объема (БРО) -- объем крови, который «включается» в ударный объем при нагрузке, способствуя его увеличению, и 3) фракцию остаточного объема (ОО), не покидающего полости желудочка при самом интенсивном его сокращении.

Если желудочек дилятирован (большой КДО), то в его полости имеется большой БРО. В желудочке, полость которого нормальна или лишь слегка увеличена, БРО невелик. Режимы работы таких желудочков неодинаковы при физической нагрузке: в дилятированном желудочке максимальный ударный объем обеспечивается «включением» БРО в общее количество выбрасываемой крови, в исходно нерасширенном левом желудочке -- принудительным расширением полости желудочка в период диастолы, обусловленным увеличенным венозным возвратом крови к сердцу. При этом в каждом сердечном цикле формируется дополнительный, или адаптивный, резервный объем (АРО), который, суммируясь с небольшим БРО, дает необходимый максимальный ударный объем. Следовательно, в последнем случае сердечное сокращение при нагрузке обеспечивается в значительной мере функционированием механизма Франка -- Старлинга (см. курс физиологии), в то время как в первом -- преимущественно нейрогумо-ральной стимуляцией миокарда. Увеличение КДО оптимизирует работу желудочка при нагрузке, не требует «включения» дополнительных механизмов увеличения сердечного выброса.

КДО, как мера дилатации спортивного сердца, колеблется у спортсменов в широких пределах (табл. 5). Он изменяется в пределах 100--200 мл в зависимости от видов спорта, в то время как у нетренированных мужчин -- в пределах 80--140 мл. Установлено, что некоторой критической величиной, превышение которой свидетельствует о наличии выраженной диля-тации желудочка, является 160 мл. Такая и более высокие величины наблюдаются у спортсменов, специально тренирующихся на выносливость. У представителей ско-ростно-силовых видов спорта величины КДО близки к нормальным. На рис. 18 показаны эхокардиограммы двух спортсменов. Отчетливо видны различия как в размерах желудочка, так и в толщине его стенки.

Величины КДО, массы миокарда и поверхностной плотности миокарда у спортсменов различных специализаций (средние данные)

Таким образом, данные об объемах спортивного сердца хорошо согласуются с данными о КДО.

3. Кардиодинамика

Термином кардиодинамика обычно обозначают многообразные механические проявления деятельного состояния сердца, которые регистрируются с помощью различных инструментальных методик.

Для количественной оценки кардиодинамики у спортсменов применяется фазовый анализ систолы левого желудочка. Он заключается в измерении продолжительности периодов и фаз систолы. При этом особое внимание обращается на длительность фазы изоволюмического сокращения и периода изгнания. Фаза изоволюмического сокращения характеризует собой то время, в течение которого внутрижелудочковое давление повышается от минимального уровня во время диастолы до уровня давления в аорте. В этот момент аортальные клапаны открываются и начинается период изгнания крови из желудочка. Длительность фазы изоволюмического сокращения зависит от скорости повышения давления в левом желудочке (т. е. она непосредственно отражает сократимость миокарда). Если эта скорость значительна (например, при физической нагрузке), длительность фазы укорочена; если она невелика, длительность фазы удлинена.

Период изгнания характеризует собой время выброса крови из сердца. Длительность периода оценивается по отношению к должной для данной ЧСС.

У спортсменов, тренирующихся на выносливость, длительность основных фаз систолы существенно отличается от зарегистрированной у нетренированных людей. Эти особенности кардиодинамики получают наибольшее отражение в так называемом полном фазовом синдроме гиподинамии (ПФСГ) миокарда, который выражается главным образом в удлинении фазы изоволюмического сокращения, снижении скорости повышения давления в желудочке, относительном укорочении периода изгнания, увеличении КДО и массы миокарда (табл. 6). ПФСГ миокарда является одним из проявлений принципа экономичности сердечной деятельности у спортсменов и указывает на то, что спортивное сердце в условиях покоя работает более экономично во время каждой систолы. Энергетическая стоимость такого сокращения несколько меньше той, которая наблюдается при нормальной скорости развития напряжения миокарда. Более экономичен у спортсменов и процесс опорожнения сердца: основная часть систолического объема крови выбрасывается в самом начале периода изгнания. Благодаря этому уменьшается радиус желудочка и в соответствии с уравнением Лапласа поддержание необходимого систолического давления обеспечивается меньшим напряжением миокарда.

Структурно-функциональные показатели у спортсменов с различной кардиодинамикой (средние данные по В. Л. Карпману, Ю. А. Борисовой, А. А. Лыхмусу)

Наряду с ПФСГ наблюдается неполный фазовый синдром гиподинамии (НФСГ) миокарда, который характеризуется увеличенной длительностью фазы изоволюмического сокращения и сниженной скоростью повышения давления в желудочке при практически нормальной длительности периода изгнания.

У спортсменов, занимающихся преимущественно скоростно-силовыми видами спорта, кардиодинамика мало отличается от той, которая характерна для здоровых нетренированных людей.

Другой механизм увеличения ударного объема крови у спортсменов связан с характером спортивной деятельности. Наибольшие величины систолического объема обнаруживаются у спортсменов с высоким уровнем общей физической работоспособности (у лыжников, велосипедистов, стайеров и т.д.).

Как уже говорилось, у таких спортсменов отмечаются наибольшие размеры сердца, полости которого дилятированы, КДО в желудочках увеличен, что, в свою очередь, позволяет осуществлять больший систолический выброс. Характерно, что именно у этих же спортсменов отмечается более низкая ЧСС.

· одномоментные (проба Мартинэ - 20 приседаний за 30 секунд, проба Руффье, 15-секундный бег в максимально быстром темпе с высоким подниманием бедра, 2-минутный бег в темпе 180 шагов в минуту, 3-минутный бег в темпе 180 шагов в минуту);

· двухмоментные (это - сочетание вышеперечисленных одномоментных проб - например, 20 приседаний за 30 секунд и 15-секундный бег в максимально быстром темпе с высоким подниманием бедра, между пробами должен быть интервал для восстановления - 3 минуты);

· трехмоментные - комбинированная проба С.П. Летунова.

Оценка частоты сердечных сокращений, систолического и диастолического артериального давления, пульсового давления спортсменов в состоянии покоя.

1. Оценка частоты пульса в состоянии покоя:

· частота пульса 60-80 ударов в минуту называется нормокардией;

· частота пульса 40-60 ударов в минуту называется брадикардией;

· частота пульса более 80 ударов в минуту называется тахикардией.

Тахикардия в состоянии покоя у спортсмена оценивается отрицательно. Она может быть результатом интоксикации (очаги хронической инфекции), перенапряжения, отсутствия восстановления после тренировки.

Тахикардия - это увеличение частоты сердечных сокращений (для детей старше 7 лет и взрослых в покое) свыше 90 ударов в 1 минуту. Различают физиологическую и патологическую тахикардию. Под физиологической тахикардией понимают увеличение частоты сердечных сокращений под действием физической нагрузки, при эмоциональном напряжении (волнение, гнев, страх), под влиянием различных факторов окружающей среды (высокая температура воздуха, гипоксия и т. д.) при отсутствии патологических изменений сердца.

Брадикардия в состоянии покоя может быть:

а) Физиологической.

Физиологическая брадикардия возникает у тренированных спортсменов вследствие повышения тонуса блуждающего нерва. Она свидетельствует об экономизации сердечной деятельности в состоянии покоя у спортсменов.

Брадикардия - это проявление экономичности в деятельности аппарата кровоснабжения. При большей длительности сердечного цикла главным образом за счет диастолы создаются условия для оптимального наполнения желудочков кровью и полноценного восстановления обменных процессов в миокарде после предыдущего сокращения и, главное, у спортсменов в условиях покоя из-за уменьшения ЧСС снижается потребление миокардом кислорода. В процессе адаптации к физической нагрузке ЧСС у спортсменов замедляется в результате влияния блуждающего нерва на синусовый узел. Длительность сердечного цикла у спортсменов превышает 1,0 секунды, т.е. менее 60 ударов в минуту. Брадикардия возникает у спортсменов, тренирующихся в видах спорта, развивающих выносливость и имеющих более высокую квалификацию.

б) Патологической.

Патологическая брадикардия:

· может встречаться при заболеваниях сердца;

· может быть результатом переутомления.

2. Оценка артериального давления в состоянии покоя:

· а) артериальное давление от 100/60 мм рт. ст. до 130/85 мм рт. ст. - норма;

· б) артериальное давление ниже 100/60 мм рт. ст. - артериальная гипотония.

В состоянии покоя артериальная гипотония у спортсменов может быть:

· физиологической (гипотония высокой тренированности),

· патологической.

Различают следующие виды патологической артериальной гипотонии:

· первичная артериальная гипотония - это заболевание, при котором спортсмен предъявляет жалобы на слабость, повышенную утомляемость, головные боли, головокружение, понижение общей и спортивной работоспособности;

· симптоматическая артериальная гипотония, она связана с очагами хронической инфекции

· артериальная гипотония вследствие физического переутомления.

в) артериальное давление выше 130/85 мм рт. ст. - артериальная гипертензия.

В состоянии покоя у спортсмена артериальная гипертензия оценивается отрицательно. Она может быть результатом переутомления или проявлением заболевания. Повышение диастолического артериального давления, как правило, свидетельствует о наличии серьезной патологии.

По данным ВОЗ, нормальное артериальное давление меньше 130/85, а оптимальное артериальное давление меньше 120/80.

Должные величины АД у лиц взрослого возраста (формулы Волынского В.М.):

· Должное САД = 102 + 0,6 х возраст в годах

· Должное ДАД = 63 + 0,4 х возраст в годах.

Систолическое артериальное давление - это максимальное артериальное давление.

Диастолическое артериальное давление - это минимальное артериальное давление.

Пульсовое давление (ПД) - это разность между систолическим (максимальным) и диастолическим (минимальным) артериальным давлением, оно является косвенным критерием величины ударного объема сердца.

ПД = САД - ДАД

В спортивной медицине большое значение придают среднему артериальному давлению, которое рассматривается как результирующее всех переменных значений давления в течение сердечного цикла.

Величина среднего давления зависит от сопротивления ар-териол, сердечного выброса и длительности сердечного цикла. Это позволяет использовать данные о среднем давлении при расчете величин периферического и эластического сопротивления артериальной системы.

4.1 Комбинированная проба С.П. Летунова. Методика проведения комбинированной пробы С.П. Летунова

Комбинированная проба позволяет более разносторонне исследовать функциональную способность сердечно-сосудистой системы, так как нагрузки на скорость и выносливость предъявляют к системе кровообращения разные требования.

Скоростная нагрузка позволяет выявить способность к быстрому усилению кровообращения, нагрузка на выносливость - способность организма устойчиво поддерживать усиленное кровообращение на высоком уровне в течение определенного времени.

В основе пробы - определение направленности и степени изменения пульса и артериального давления под влиянием физических нагрузок, а также скорости их восстановления.

Методика проведения комбинированной пробы С.П. Летунова В состоянии покоя у спортсмена измеряют частоту пульса 3 раза за 10 секунд и артериальное давление, затем спортсмен выполняет три нагрузки, после каждой нагрузки измеряется пульс за 10 секунд и артериальное давление на каждой минуте восстановления.

· 1-я нагрузка - 20 приседаний за 30 секунд (эта нагрузка служит разминкой);

· 2-я нагрузка - 15-секундный бег в максимально быстром темпе с высоким подниманием бедра (нагрузка на скорость);

· 3-я нагрузка - 3-минутный бег в темпе 180 шагов в минуту (нагрузка на выносливость).

Интервалы для восстановления между 1 и 2 нагрузкой - 3 минуты, между 2 и 3 - 4 минуты, после 3 нагрузки - 5 минут.

Методика количественной оценки изменений частоты сердечных сокращений и пульсового давления после проведения функциональной пробы с физической нагрузкой (на 1-й минуте восстановительного периода)

Оценка приспособляемости сердечно-сосудистой системы спортсмена проводится по изменению ЧСС и АД после функциональной пробы с физической нагрузкой. Хорошая приспособляемость сердечно-сосудистой системы спортсмена к физической нагрузке характеризуется большим увеличением ударного объема сердца и меньшим увеличением ЧСС.

Для оценки степени увеличения ЧСС и пульсового давления (ПД) при проведении функциональной пробы сопоставляют данные ЧСС и пульсового давления в состоянии покоя и на 1-й минуте восстановления после проведения функциональной пробы, т.е. определяют процент увеличения ЧСС и ПД. Для этого ЧСС и ПД в состоянии покоя принимают за 100%, а разницу в ЧСС и ПД до и после нагрузки - за Х.

1. Оценка реакции ЧСС на функциональную пробу с физической нагрузкой:

ЧСС в состоянии покоя составила 12 ударов за 10 секунд, ЧСС на 1-й минуте восстановления после функциональной пробы составила 18 ударов за 10 секунд. Определяем разницу между ЧСС после физической нагрузки (на 1-й минуте восстановления) и ЧСС покоя. Она равна 18 - 12 = 6, это означает, что ЧСС после функциональной пробы увеличилась на 6 ударов, теперь с помощью пропорции определяем процент увеличения ЧСС.

Чем лучше функциональное состояние спортсмена, чем совершеннее деятельность его регуляторных механизмов, тем меньше увеличивается ЧСС в ответ на проведение функциональной пробы.

2. Оценка реакции АД на функциональную пробу с физической нагрузкой:

При оценке реакции артериального давления необходимо учитывать изменения САД, ДАД, ПД.

Наблюдаются различные варианты изменений САД и ДАД, но адекватная реакция АД характеризуется увеличением САД на 15-30% и уменьшением ДАД на 10-35% или отсутствием изменений ДАД по сравнению с состоянием покоя.

В результате увеличения САД и уменьшения ДАД увеличивается ПД. Необходимо знать, что процент увеличения пульсового давления и процент увеличения пульса должны быть соразмерны. Уменьшение ПД расценивается как неадекватная реакция на функциональную пробу.

3. Оценка реакции пульсового давления на функциональную пробу с физической нагрузкой:

В состоянии покоя: АД = 110/70, ПД = САД - ДАД = 110 -70 = 40, на 1-й минуте восстановления: АД = 120/60, ПД = 120 - 60 = 60.

Таким образом, ПД в состоянии покоя составило 40 мм рт. ст., ПД на 1-й минуте восстановления после функциональной пробы составило 60 мм рт. ст. Определяем разницу между ПД после физической нагрузки (на 1-й минуте восстановления) и ПД покоя. Она равна 60 - 40 = 20, это означает, что ПД после функциональной пробы увеличилась на 20 мм рт. ст., теперь с помощью пропорции определяем процент увеличения ПД.

Далее сопоставляем реакцию ЧСС и ПД. В данном случае процент увеличения ЧСС соответствует проценту увеличения ПД. При адекватной реакции сердечно-сосудистой системы на функциональную пробу с физической нагрузкой процент увеличения ЧСС должен быть соразмерен или быть несколько ниже процента увеличения ПД.

Для оценки реакции ЧСС и ПД на функциональную пробу с физической нагрузкой необходимо оценить данные ЧСС и АД (САД, ДАД, ПД) в состоянии покоя, изменения ЧСС и АД (САД,ДАД, ПД) сразу после нагрузки (1-я минута восстановления), дать оценку восстановительному периоду (длительность и характер восстановления ЧСС и АД (САД, ДАД, ПД).

После функциональной пробы (20 приседаний) при хорошем функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы ЧСС восстанавливается в течение 2 минут, САД и ДАД - в течение 3 минут. После функциональной пробы (3-минутный бег) ЧСС восстанавливается в течение 3 минут, АД - в течение 4-5 минут. Чем быстрее происходит восстановление ЧСС и АД до исходного уровня, тем лучше функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.

Реакция на функциональную пробу считается адекватной, если в состоянии покоя ЧСС и АД соответствовали нормальным величинам, после функциональной пробы с физической нагрузкой (на 1-й минуте восстановления) отмечались соразмерные изменения ЧСС и ПД (процент увеличения ЧСС И ПД), т.е. наблюдался нормотонический вариант реакции, реакция характеризовалась быстрым восстановлением ЧСС и АД до исходного уровня.

Физическая нагрузка при пробе Летунова сравнительно невелика, потребление кислорода даже после самой большой нагрузки увеличивается по сравнению с покоем в 8-10 раз (физические нагрузки на уровне МПК увеличивают потребление кислорода по сравнению с покоем в 15-20 раз). При хорошем функциональном состоянии спортсмена после проведения пробы Летунова ЧСС увеличивается до 130-150 ударов в минуту, САД увеличивается до 140-160 мм рт. ст., ДАД уменьшается до 50-60 мм рт. ст.

Определение показателя качества реакции (ПКР) сердечно-сосудистой системы по формуле Кушелевского-Зискина ПКР в пределах от 0,5 до 1,0 свидетельствует о хорошем функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы. Отклонения в ту или иную сторону свидетельствуют об ухудшении функционального состояния сердечно-сосудистой системы.

Методика оценки комбинированной пробы С.П. Летунова. Оценка типов реакций сердечно-сосудистой системы (нормотонический, гипотонический, гипертонический, дистонический, ступенчатый)

В зависимости от направленности и степени выраженности сдвигов величин пульса и артериального давления и скорости их восстановления, различают пять типов реакции сердечнососудистой системы на физическую нагрузку:

1. нормотонический

2. гипотонический

3. гипертонический

4. дистонический

5. ступенчатый.

Нормотонический тип реакции сердечно-сосудистой системы на функциональную пробу характеризуется:

· адекватным возрастанием частоты пульса;

· адекватным увеличением систолического артериального давления;

· адекватным повышением пульсового давления;

· небольшим снижением диастолического артериального давления;

· быстрым восстановлением пульса и артериального давления.

Нормотонический тип реакции является рациональным, так как при умеренном, соответствующем нагрузке соразмерном повышении ЧСС и САД, небольшом снижении ДАД приспособление к нагрузке происходит за счет повышения пульсового давления, что косвенно характеризует увеличение ударного объема сердца. Подъем САД отражает усиление систолы левого желудочка, а снижение ДАД - уменьшение тонуса артериол, обеспечивающий лучший доступ крови на периферию. Данный тип реакции отражает хорошее функциональное состояние спортсмена. С ростом тренированности нормотоническая реакция экономизи-руется, время восстановления уменьшается.

Кроме нормотонического типа реакции на функциональную пробу, которая является типичной для тренированных спортсменов, возможны атипические реакции (гипотонический, гипертонический, дистонический, ступенчатый).

Гипотонический тип реакции сердечно-сосудистой системы на функциональную пробу характеризуется:

· резким, неадекватным возрастанием пульса;

· САД увеличивается незначительно;

· пульсовое давление (разность между САД и ДАД) увеличивается незначительно;

· ДАД может незначительно повышаться, понижаться или оставаться без изменений;

· замедленным восстановлением пульса и АД.

Гипотонический тип реакции характеризуется тем, что усиление кровообращения при физической нагрузке происходит в основном за счет увеличения ЧСС при небольшом увеличении ударного объема сердца.

Гипотонический тип реакции характерен для состояния переутомления или астенизации вследствие перенесенногозаболевания.

Гипертонический тип реакции сердечно-сосудистой системы на функциональную пробу характеризуется:

· резким, неадекватным возрастанием пульса;

· резким, неадекватным возрастанием САД;

· повышением ДАД;

· замедленное восстановление пульса и АД.

Гипертонический тип реакции характеризуется резким повышением САД до 180-190 мм рт. ст. при одновременном повышении ДАД до 90-100 мм рт. ст. и резком учащении пульса. Этот тип реакции нерационален, так как свидетельствует о чрезмерном увеличении работы сердца (проценты учащения пульса и увеличения пульсового давления значительно превышают нормативы). Гипертонический тип реакции может наблюдаться при физическом перенапряжении, а также в начальных стадиях гипертонической болезни. Данный тип реакции чаще встречается в среднем и пожилом возрасте.

Дистонический тип реакции сердечно-сосудистой системы на функциональную пробу характеризуется:

· резким, неадекватным возрастанием пульса;

· резким, неадекватным возрастанием САД;

· ДАД прослушивается до 0 (феномен бесконечного тона), если бесконечный тон прослушивается в течение 2-3 минут, то такая реакция считается неблагоприятной;

· замедленное восстановление пульса и АД. Дистонический тип реакции может наблюдаться после заболеваний, при физическом перенапряжении.

Ступенчатый тип реакции сердечно-сосудистой системы на функциональную пробу характеризуется:

· резким, неадекватным возрастанием пульса;

· на 2-й и 3-й минуте восстановления САД выше, чем на 1-й минуте;

· замедленное восстановление пульса и АД.

Такой тип реакции оценивается как неудовлетворительный и свидетельствует о неполноценности регуляторных систем.

Ступенчатый тип реакции определяется преимущественно после скоростной части пробы Летунова, требующей наиболее быстрого включения регуляторных механизмов. Это может быть следствием переутомления или неполного восстановления спортсмена.

Комбинированная реакция на пробу Летунова - это одновременное наличие различных атипических реакций на три различные нагрузки при замедленном восстановлении, что свидетельствует о нарушении тренированности и плохом функциональном состоянии спортсмена.

Комбинированная проба С.П. Летунова может быть использована при динамических наблюдениях за спортсменами. Появление атипичных реакций у спортсмена, ранее имевшего нормотоническую реакцию, или замедление восстановления указывает на ухудшение функционального состояния спортсмена. Повышение тренированности проявляется улучшением качества реакции и ускорением процесса восстановления.

Данные типы реакций были установлены еще в 1951 году С.П. Летуновым и Р.Е. Мотылянской применительно к комбинированной пробе. Они дают дополнительные критерии для оценки реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку и могут быть использованы при любой физической нагрузке.

4.2 Проба Руффье. Методика проведения и оценка