Текст книги "Спортивная медицина: учебное пособие"

С помощью метода электрокардиографии можно изучать следующие функции сердца: автоматизм, проводимость, возбудимость.

Мышца сердца состоит из клеток двух видов – сократительного миокарда и клеток проводящей системы.

Нормальную работу сердечной мышцы обеспечивают ее свойства:

1) Автоматизм.

2) Возбудимость.

3) Проводимость.

4) Сократимость.

Автоматизм сердца – это способность сердца вырабатывать импульсы, вызывающие возбуждение. Сердце способно спонтанно активироваться и вырабатывать электрические импульсы. В норме наибольшим автоматизмом обладают клетки синусового узла (СА), расположенного в правом предсердии, который подавляет автоматическую активность остальных водителей ритма. На функцию автоматизма СА большое влияние оказывает вегетативная нервная система: активизация симпатической нервной системы ведет к увеличению автоматизма клеток СА узла, а парасимпатической системы – к уменьшению автоматизма клеток СА узла.

Возбудимость сердца – это способность сердца возбуждаться под влиянием импульсов. Функцией возбудимости обладают клетки проводящей системы и сократительного миокарда.

Проводимость сердца – это способность сердца проводить импульсы от места их возникновения до сократительного миокарда. В норме импульсы проводятся от синусового узла к мышце предсердий и желудочков. Наибольшей проводимостью обладает проводящая система сердца.

Сократимость сердца – это способность сердца сокращаться под влиянием импульсов. Сердце по своей природе является насосом, который перекачивает кровь в большой и малый круг кровообращения.

Наиболее высоким автоматизмом обладает синусовый узел, поэтому именно он в норме является водителем ритма сердца. Возбуждение миокарда предсердий начинается в области синусового узла.

Зубец P отражает охват возбуждением предсердий (деполяризация предсердий). При синусовом ритме и нормальном положении сердца в грудной клетке зубец P – положителен во всех отведениях, кроме AVR, где он, как правило, отрицательный. Продолжительность зубца P в норме не превышает 0,11 секунд. Далее волна возбуждения распространяется к атриовентрикулярному узлу.

Интервал PQ отражает время проведения возбуждения по предсердиям, атриовентрикулярному узлу, пучку Гиса, ножкам пучка Гиса, волокнам Пуркинье до сократительного миокарда. В норме он составляет 0,12-0,19 секунды.

Комплекс QRS характеризует охват возбуждением желудочков (деполяризация желудочков). Общая продолжительность QRS отражает время внутрижелудочковой проводимости и чаще всего составляет 0,06-0,10 секунд. Все зубцы (Q, R, S), составляющие комплекс QRS, в норме имеют острые вершины, не имеют утолщений, расщеплений.

Зубец T отражает выход желудочков из состояния возбуждения (фаза реполяризации). Этот процесс протекает медленнее, чем охват возбуждением, поэтому зубец T значительно шире комплекса QRS. В норме высота зубца T составляет от 1/3 до 1/2 высоты зубца R в том же отведении.

Интервал QT отражает весь период электрической активности желудочков и называется электрическая систола. В норме QT составляет 0,36-0,44 секунды и зависит от ЧСС и пола. Отношение длины электрической систолы к продолжительности сердечного цикла, выраженное в процентах, называется систолическим показателем. Продолжительность электрической систолы, отличающейся более чем на 0,04 секунды от нормальной для этого ритма, является отклонением от нормы. То же самое относится и к систолическому показателю, если он отличается от нормального для данного ритма более чем на 5 %.

а) Нарушение функции автоматизма:

1) Синусовая брадикардия – это медленный синусовый ритм. Частота сердечных сокращений меньше 60 в минуту, но, как правило, не менее 40 в минуту.

2) Синусовая тахикардия – это частый синусовый ритм. Число сердечных сокращений свыше 80 в минуту, может достигать 140–150 в минуту.

3) Синусовая аритмия. В норме синусовый ритм характеризуется небольшими различиями в продолжительности интервалов RR (разность между самым длинным и коротким интервалом RR составляет 0,05-0,15 секунд). При синусовой аритмии различие превышает 0,15 секунд.

4) Ригидный синусовый ритм характеризуется отсутствием различий продолжительности интервалов RR (разность менее 0,05 секунд). Ригидный ритм указывает на поражение синусового узла и свидетельствует о плохом функциональном состоянии миокарда.

б) Нарушение функции возбудимости:

Экстрасистолы – это преждевременные возбуждения и сокращения всего сердца или его отделов, импульс для которых обычно исходит из различных участков проводящей системы сердца. Импульсы для преждевременных сокращений сердца могут возникать в специализированной ткани предсердий, атриовентрикулярного соединения или в желудочках. В связи с этим различают:

1) Предсердные экстрасистолы.

2) Атриовентрикулярные экстрасистолы.

3) Желудочковые экстрасистолы.

в) Нарушение функции проводимости:

1) Синдромы преждевременного возбуждения желудочков:

– Синдром CLC – это синдром укороченного интервала PQ (меньше 0,12 секунд).

– Синдром Вольфа-Паркинсона– Уайта (WPW) – это синдром укороченного интервала PQ (до 0,08-0,11 секунд) и уширенного комплекса QRS (0,12-0,15 секунд).

2) Замедление или полное прекращение проведения электрического импульса по отделу проводящей системы называется блокадой сердца:

– нарушение передачи импульса из синусового узла на предсердия

– нарушения внутрипредсердной проводимости

– нарушение проведения импульса от предсердий к желудочкам.

– внутрижелудочковая блокада – это нарушения проводимости по правой или левой ножке пучка Гиса.

Систематические занятия физической культурой и спортом приводят к существенным изменениям электрокардиограммы.

Это дает возможность выделить особенности ЭКГ спортсменов:

1) Синусовая брадикардия.

2) Умеренная синусовая аритмия.

3) Сглаженный зубец P.

4) Высокая амплитуда комплекса QRS.

5) Высокая амплитуда зубца T.

6) Электрическая систола (интервал QT) более длительна.

Фонокардиография (ФКГ) – это метод графической регистрации звуковых явлений (тонов и шумов), возникающих при работе сердца.

В настоящее время в связи с широким распространением метода эхокардиографии, позволяющей детально описать морфологические изменения клапанного аппарата сердечной мышцы, интерес к этому методу снизился, но своего значения не утратил.

ФКГ объективизирует звуковую симптоматику, выявляемую при аускультации сердца, дает возможность точно определить время появления звукового феномена.

Эхокардиография – это метод ультразвуковой диагностики сердца, основанный на свойстве ультразвука отражаться от границ структур с различной акустической плотностью.

Он дает возможность визуализировать и измерять внутренние структуры работающего сердца, дать количественную оценку величины массы миокарда и размеров полостей сердца, оценить состояние клапанного аппарата, исследовать закономерности адаптации сердца к физической нагрузке различной направленности. С помощью метода эхокардиографии можно диагностировать пороки сердца и другие патологические состояния сердца. Также анализируется состояние центральной гемодинамики. Метод эхокардиографии имеет различные методики и режимы (М-режим, В-режим).

Допплер-эхокардиография в рамках ЭхоКГ позволяет оценить состояние центральной гемодинамики, визуализировать направление и распространенность нормальных и патологических потоков в сердце.

Эффект Допплера дает возможность определить направление и скорость кровотока через полости сердца и крупные сосуды. Метод выявляет аномальное направление движения крови, что характерно для клапанной регургитации. Применение доплеровского сканирования позволяет определить степень стеноза клапанного отверстия.

Показания к проведению холтеровского мониторирования ЭКГ:

– обследование спортсменов;

– брадикардия менее 50 ударов в минуту;

– наличие случаев внезапной смерти в молодом возрасте у ближайших родственников;

– синдром WPW;

– синкопе (обмороки);

– боли в области сердца, боли в груди;

– сердцебиение.

Холтеровское мониторирование дает возможность:

– в течение суток выявить и проследить нарушения сердечного ритма

– сравнить частоту нарушений ритма в разное время суток

– сопоставить выявленные изменения ЭКГ с субъективными ощущениями и физической активностью.

Холтеровское мониторирование АД – это метод мониторинга артериального давления в течение суток. Это наиболее ценный метод диагностики, контроля и профилактики артериальной гипертензии.

Артериальное давление – это один из показателей, подчиненных суточным ритмам. Десинхроноз часто развивается ранее клинических проявлений заболевания, что необходимо использовать для ранней диагностики заболевания.

В настоящее время при суточном мониторировании АД оценивают следующие параметры:

– средние значения АД (САД, ДАД, ПД) за сутки, день и ночь;

– максимальные и минимальные значения АД в различные периоды суток;

– вариабельность АД (норма для САД в дневное и ночное время – 15 мм рт. ст.; для ДАД в дневное время – 14 мм рт. ст., в ночное время -12 мм рт. ст.).

3.4. Спортивное сердце

В 1899 году Henschen впервые определил увеличение сердца у активных спортсменов и дал ему название «Спортивное сердце».

В 1938 году Г. Ф. Ланг выделил два варианта спортивного сердца:

– физиологическое;

– патологическое.

Спортивное сердце – это совокупность морфологических и функциональных изменений, а также электрокардиографических и эхокардиографических признаков, являющихся вариантами нормы, которые характерны для тренированных спортсменов, занимающихся видами спорта, требующих продолжительных аэробных нагрузок.

Функциональные изменения в состоянии покоя, характерные для спортивного сердца:

– синусовая брадикардия;

– синусовая аритмия;

– замедление AV-проводимости.

Данные функциональные изменения обусловлены повышением тонуса парасимпатической нервной системы в состоянии покоя.

Морфологические изменения:

– гипертрофия левого желудочка (утолщение стенок желудочков);

– дилатация левого желудочка (увеличение камер сердца).

Спортивное сердце встречается у спортсменов, занимающихся видами спорта, которые требуют аэробных нагрузок и развивают выносливость.

Спортивное сердце условно характеризует состояние сердечно-сосудистой системы у спортсменов при ее эффективном приспособлении к требованиям систематической, интенсивной тренировочной и соревновательной нагрузки.

Физические нагрузки вызывают гемодинамические изменения, увеличивая нагрузку на сердце. Эти изменения различаются в зависимости от типа нагрузок.

Различают динамические и статические нагрузки.

При динамических нагрузках происходит ритмическое сокращение мышц и совершаются движения в суставах. Такие нагрузки, например, в плавании, велоспорте. Динамические нагрузки увеличивают нагрузку объемом на левый желудочек. Сердечный выброс увеличивается пропорционально объему работающих мышц и интенсивности нагрузки.

При статических нагрузках сокращение мышц направлено на преодоление сопротивления, без совершения движений, например в тяжелой атлетике. Статические нагрузки больше увеличивают нагрузку давлением на левый желудочек, чем объемом. Сердечный выброс увеличивается не так сильно, как при динамических, так как увеличенное сопротивление активно работающей группы мышц ограничивает кровоток.

Показателем высокой переносимости динамических нагрузок является МПК. Максимальное потребление кислорода – это объем кислорода, больше которого организм не способен усвоить, несмотря на возрастающую физическую нагрузку. Значение МПК ограничено способностью сердца и легких обеспечивать потребность организма в кислороде, а работающих мышц этот кислород потреблять.

Максимальный сердечный выброс = произведению максимальной ЧСС на максимальный ударный объем.

Степень гипертрофии левого желудочка зависит от вида спорта. Доказано, что наибольшие изменения объема левого желудочка и толщины его стенки наблюдаются при сочетании динамических и статических нагрузок на большие группы мышц, например, в гребле, велоспорте.

3.5. Оценка общей физической работоспособности спортсменов

Гарвардский степ-тест используется для количественной оценки восстановительных процессов, протекающих в организме спортсмена после дозированной мышечной работы.

Физическая нагрузка в данном тесте – восхождение на ступеньку. Высота ступеньки для мужчин – 50 см, для женщин – 43 см. Время восхождения – 5 минут, частота подъема на ступеньку – 30 раз в минуту. Для строгого дозирования частоты восхождения на ступеньку и спуска с неё используется метроном, частоту которого устанавливают равной 120 ударам в минуту. Каждое движение испытуемого соответствует одному удару метронома, каждое восхождение осуществляется на четыре удара метронома. На 5-ой минуте восхождения ЧСС в среднем достигает 170 ударов.

После окончания теста в положении сидя регистрируется ЧСС в течение первых 30 секунд на 2-ой, З-ей и 4-ой минутах восстановления. Индекс Гарвардского степ – теста (ИГСТ) вычисляется по формуле:

где t – время восхождения на ступеньку в секундах;

f₁, f₂, f₃ – ЧСС за 30 секунд на 2-й, 3-й и 4-й минутах восстановительного периода.

В случае, если испытуемый при тестировании начинает отставать от заданного ритма, то тест прекращается и фиксируется время, в течение которого выполнялась физическая работа, и индекс Гарвардского степ– теста (ИГСТ) рассчитывается по сокращенной формуле:

где f₁ – пульс в первые 30 секунд 2-ой минуты восстановления.

Физическая подготовленность оценивается по значению полученного индекса. Величина ИГСТ характеризует скорость восстановительных процессов после физической нагрузки. Чем быстрее восстанавливается пульс, тем выше индекс Гарвардского степ-теста.

Оценка индекса Гарвардского степ теста представлена в таблице № 2.

Таблица № 2. Оценка индекса Гарвардского степ – теста

Высокие величины индекса Гарвардского степ-теста наблюдается у спортсменов, тренирующихся на выносливость (гребля на байдарках и каноэ, академическая гребля, велоспорт, плавание, лыжные гонки, конькобежный спорт, бег на длинные дистанции и др.). У спортсменов скоростно-силовых видов спорта величины индекса существенно ниже. Это дает возможность использовать данный тест для оценки общей физической работоспособности спортсменов.

С помощью Гарвардского степ – теста можно рассчитать общую физическую работоспособность. Для этого выполняются две нагрузки, мощность которых может быть определена по формуле:

W= p х h х n х 1,3;

где p – масса тела (кг); h – высота ступеньки в метрах; n – количество восхождений в 1 минуту; 1,3 – коэффициент, учитывающий так называемую отрицательную работу (спуск со ступеньки).

Предельно допустимая высота ступеньки составляет 50 см, наибольшая частота восхождений – 30 раз в минуту.

Диагностическая ценность данного теста можно увеличить, если параллельно с ЧСС в периоде восстановления измерять АД. Это даст возможность оценить тест не только количественно (определение ИГСТ), но и качественно (определение типа реакции сердечнососудистой системы на физическую нагрузку).

Сопоставление общей физической работоспособности и приспособляемости реакции сердечно-сосудистой системы, т. е. цены данной работы, может охарактеризовать функциональное состояние и функциональную подготовленность спортсмена.

Тест PWC₁₇₀ – (Physical Working Capacity). Всемирной организацией здравоохранения данный тест называется W₁₇₀.

Тест используется для определения общей физической работоспособности спортсменов.

В основе теста – установление той минимальной мощности физической нагрузки, при которой ЧСС становится равной 170 ударов в минуту, т. е. достигается оптимальный уровень функционирования кардиореспираторной системы. И физическая работоспособность в данном тесте выражается в величинах мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает 170 ударов в минуту.

Определение PWC₁₇₀ проводится непрямым методом. Он основан на существовании линейной зависимости между ЧСС и мощностью физической нагрузки до ЧСС, равной 170 ударов в минуту, что позволяет определить PWC₁₇₀ графическим способом и по формуле, предложенной В. Л. Карпманом.

Тест PWC₁₇₀ – модификация В. Л. Карпмана (1974).

Тест предусматривает выполнение двух нагрузок возрастающей мощности длительностью по 5 минут каждая, без предварительной разминки, с интервалом отдыха 3 минуты. Нагрузка проводится на велоэргометре. Задаваемая нагрузка дозируется с помощью частоты педалирования (как правило, – 6070 оборотов в минуту) и сопротивления вращению педалей. Мощность выполняемой работы выражается в кгм/мин или ваттах. 1 ватт = 6,1114 кгм.

Величина первой нагрузки задается в зависимости от массы тела и уровня подготовленности спортсмена. Мощность второй нагрузки задается с учетом частоты сердечных сокращений, вызванной первой нагрузкой.

ЧСС регистрируют в конце 5-ой минуты каждой нагрузки (последние 30 секунд работы на определенном уровне мощности).

ЧСС в конце 1-ой нагрузки должна быть 110–130 ударов в минуту, в конце второй нагрузки – 150–165 ударов в минуту.

Затем по формуле В. Л. Карпмана рассчитывается PWC₁₇₀

где W₁ и W₂ – мощности первой и второй нагрузок,

f и f₂ – частота сердечных сокращений в конце 1-ой и 2-ой нагрузок.

Оценивается PWC₁₇₀ (общая физическая работоспособность) по абсолютным и по относительным величинам.

Оценка абсолютных величин общей физической работоспособности представлена в таблице № 3.

Таблица № 3 Оценка общей физической работоспособности у лиц разного пола и возраста по данным пробы PWC ₁₇₀ (Карпман В. Л., 1988)

Оценка относительных значений PWC170 (кгм/мин кг):

– низкая – 14 и меньше

– ниже средней – 15-16

– средняя – 17-18

– выше средней – 19-20

– высокая – 21-22

– очень высокая – 23 и больше. Наиболее высокие величины общей физической работоспособности наблюдаются у спортсменов, тренирующихся на выносливость.

Тест Новакки используется для прямого определения общей физической работоспособности у спортсменов.

В основе теста определение времени, в течение которого спортсмен способен выполнить определенную, зависящую от его массы тела, физическую нагрузку ступенчато возрастающей мощности. Тест выполняется на велоэргометре. Нагрузка строго индивидуализирована. Начинается нагрузка с исходной мощности 1 ватт на 1 кг массы тела спортсмена, через каждые две минуты мощность нагрузки увеличивается на 1 ватт на кг – до момента отказа спортсмена от выполнения нагрузки. В этот период потребление кислорода близко или равно МПК (максимальное потребление кислорода), ЧСС также достигает максимальных значений.

Оценка теста Новакки представлена в таблице № 4.

Таблица № 4 Оценка результатов теста Новакки

3.6. Максимальное потребление кислорода (МПК), методы определения и оценка

Максимальное потребление кислорода – это важнейший показатель адаптации сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Также МПК – важнейший показатель, свидетельствующий о степени тренированности на выносливость.

МПК – это то, максимальное количество кислорода, которое может быть перенесено к тканям и использовано ими при предельно интенсивной нагрузке.

МПК (уравнение Фика) = произведению сердечного выброса на артериовенозную разницу по кислороду.

Сердечный выброс = произведению ЧСС на ударный объем (количество крови, выбрасываемое сердцем за одно сокращение).

Артериовенозная разница по кислороду – это разница между объемной концентрацией кислорода в артериальной и венозной крови.

Сердечный выброс отражает доставку кислорода к тканям, а артериовенозная разница по кислороду отражает потребление кислорода тканями.

МПК является мерой аэробной мощности и интегральным показателем состояния системы транспорта кислорода, это основной показатель продуктивности кардиореспираторной системы.

Величина МПК – один из важнейших показателей, характеризующих общую физическую работоспособность спортсмена. Определение МПК особенно важно для оценки функционального состояния спортсменов, тренирующихся на выносливость.

МПК – это показатель адаптации кардиореспираторной системы, а также показатель степени тренированности на выносливость.

Максимальное потребление кислорода (МПК) определяют прямым и непрямым методами.

а) Прямым методом МПК определяют в ходе выполнения нагрузки на велоэргометре или тредмиле, с использованием соответствующей аппаратуры для забора кислорода и количественного его определения.

Прямое измерение МПК при тестирующих нагрузках трудоемко, требует специальной аппаратуры, высокой квалификации медицинского персонала, максимальных усилий от спортсмена, значительной затраты времени. Поэтому чаще используют непрямые методы определения МПК.

б) При непрямых методах величину МПК определяют, используя соответствующие математические формулы:

1) Непрямой метод определения МПК (максимального потребления кислорода) по величине PWC₁₇₀. Известно, что величина PWC170 высоко коррелирует с МПК. Это позволяет определить МПК по величине PWC170 с помощью формулы, предложенной В. Л. Карпманом:

Для спортсменов, специализирующихся в скоростно-силовых видах спорта, применяется формула:

МПК=1,7PWC₁₇₀+1240.

Для спортсменов, тренирующихся на выносливость, применяется формула: МПК=2,2PWC₁₇₀+1070.

2) Непрямой метод определения МПК (максимального потребления кислорода) по формуле Д. Массикоте – по результатам бега на 1500 метров:

МПК = 22,5903 + 12,2944 + результат (сек) – 0,1755 х массу тела (кг).

Для сравнения МПК спортсменов, пользуются не абсолютным значением МПК (л/мин), а относительным значением МПК. Относительные значения МПК получают, разделив абсолютную величину МПК на массу тела спортсмена в кг. Единица относительного показателя – мл/мин/кг.

Пробы с предельными нагрузками рекомендуется проводить в циклических видах спорта, требующих максимального проявления выносливости, где результаты проб в наибольшей степени коррелируют с истинными показателями спортивной работоспособности.