Реакции показателей центральной гемодинамики при малых нагрузках на тренажере мышц плечевого пояса

Орел В.Р., Головина Т.Б., Подгорнов Е.В., Щесюль А.Г.,

ПНИЛ, РГАФК

Занятия на силовых тренажерах пользуются все возрастающей популярностью особенно среди молодежи и юношества. Однако научно-обоснованные рекомендации по эффективному и не вредящему здоровью использованию тренажеров практически отсутствуют. Также на сегодняшний день и проблема нормирования физических нагрузок на силовых тренажерах пока изучена совершенно недостаточно.

По аналогии с нормированием нагрузок при велоэргометрии, когда с достаточной точностью и воспроизводимостью возможно задание нагрузок, выполняемых с определенной механической мощностью (кгм/мин, Вт), при должном контроле за правильностью выполнения упражнения, ряд силовых тренажеров также допускает подобное мощностное нормирование циклических тренировочных и тестирующих нагрузок.

Одним из путей к адекватному обоснованию планирования и дозирования физических нагрузок на силовых тренажерах может служить исследование реакций показателей центральной гемодинамики при выполнении испытуемыми специально подобранных типов тренажерных упражнений.

В работе [1] рассматривались изменения основных показателей центральной гемодинамики при выполнении статических (удержание груза) и динамических (поднимания груза в заданном темпе) нагрузок на тренажере мышц плечевого пояса (ТМПП). Одновременно определялись величины периферического и эластического сосудистых сопротивлений артериальной системы, которые в условиях малых нагрузок (при минутном кровотоке ниже 12 л/мин) являются доминирующими в формировании постнагрузки (afterload) левого желудочка сердца у спортсменов [5].

Ниже рассмотрены селективные взаимовлияния показателей гемодинамики и сосудистых сопротивлений артериальной системы при выполнении малых нагрузок на ТМПП. Проведено сопоставление реакций основных показателей центральной гемодинамики и системных сосудистых сопротивлений при работе на ТМПП с изменениями этих же показателей при работе на велоэргометре [4, 5]. По кривым усредненных зависимостей показателей гемодинамики и сосудистых сопротивлений от мощности велоэргометрической нагрузки удается определить для каждого показателя величину той эквивалентной мощности работы на велоэргометре, при которой достигается то же значение этого показателя, что и при работе на ТМПП.

Методика исследования.

В исследованиях принимали участие 25 студентов и аспирантов Российской государственной академии физической культуры (РГАФК). Эксперименты проводились на базе лаборатории спортивной кардиологии и проблемной лаборатории РГАФК.

Все испытуемые выполняли по два упражнения на ТМПП с поднятиями грузов 15 и 20 кг на высоту около 15 см (поворотом рычага тренажера на 90°). Частота подниманий (один подъем за 2 с) также была одинаковой для всех испытуемых. Подъемы выполнялись одной рукой, а на свободной руке аускультативно измерялось артериальное давление. Средняя мощность механической работы в таких упражнениях составляет 135 и 180 кгм/мин соответственно. Время выполнения одного подхода было 2 минуты. Время отдыха между двумя упражнениями составляло 5-7 минут.

Показатели центральной гемодинамики определялись с помощью программно-измерительного комплекса “РЕОДИН” (Медасс, г. Москва), основанного на методе тетраполярной реографии центрального пульса [3]. Обработка дифференциальной реограммы (ДР), регистрируемой комплексом “РЕОДИН”, производилась на ПК программой “Импекард”. Величины частоты сердечных сокращений (ЧСС), ударного объема (УО) и минутного объема (МО) крови определялись в результате программной обработки c усреднением данных, полученных обычно на 10 кардиоциклах из выделенного отрезка ДР. Систолическое (P_s) и диастолическое (P_d) значения артериального давления измерялись по методу Короткова и вводились в режиме диалога в память комплекса перед записью соответствующего фрагмента ДР. Вместе с фрагментом кривой ДР и данными об артериальном давлении в базе данных комплекса “РЕОДИН” сохранялось также и точное время их регистрации.

Расчеты периферического (R) и эластического (E) сопротивлений артериальной системы, а также статистическая обработка результатов выполнялись на EXEL-97 по специальной программе с использованием VBA [6]. Расчеты системных сосудистых сопротивлений R и Е основываются на теоретических результатах [5] и используют гемодинамические показатели, содержащихся в памяти комплекса “РЕОДИН”. Дополнительно по имеющимся в памяти комплекса фрагментам ДР производилось (вручную) определение длительности периода изгнания, величина которого необходима для вычисления системных сопротивлений. Статистическая обработка результатов включала определение средних величин, стандартных отклонений, а также вычисления коэффициентов корреляции между изучаемыми показателями.

Результаты и обсуждение.

В табл.1 представлены средние величины основных гемодинамических показателей и системных сосудистых сопротивлений в условиях покоя и при выполнении подниманий грузов 15 (1-я нагрузка) и 20 кг (2-я нагрузка). Величины ЧСС и МО достоверно растут с увеличением нагрузочности упражнений. Важной особенностью [1] реакции центральной гемодинамики на малые нагрузки при работе на ТМПП одной рукой является увеличение МО только за счет роста ЧСС при практически неизменном в среднем УО (и даже несколько снизившемся по сравнению с данными покоя: p < 0,05). Это отличие гемодинамической реакции системы кровообращения при упражнениях на ТМПП от малых велоэргометрических нагрузок [4], когда рост МО происходит при одновременном увеличении ЧСС и УО, обусловлено существенным влиянием эффектов натуживания, повышающих внутригрудное давление.

Таблица 1.

Основные показатели центральной гемодинамики и сосудистые сопротивления в покое и при занятиях силовыми упражнениями на ТМПП (

. С ростом нагрузки величина R незначительно снижается в полном соответствии с реально малыми величинами мощности нагрузок (< 200 кгм/мин). При этом давление P_s и сопротивление Е достоверно увеличиваются в более значительной мере (как при работе на велоэргометре с мощностью свыше 650 кгм/мин). Одновременный же рост давления P_d принципиально отличает сосудистые реакции при работе на ТМПП [1] от велоэргометрии [4, 5]. Следовательно, даже при малых нагрузках, выполняемых на ТМПП (табл.1), наблюдается выраженная гипертоническая реакция с опережающим ростом жесткости (Е) стенок сосудов артериальной системы.

В табл.2 представлены коэффициенты корреляции (r) для совокупности индивидуальных величин E, R, ЧСС и P_s, полученных при обеих нагрузках, с соответствующими данными по каждому из рассмотренных физиологических показателей. Величины коэффициентов корреляции (табл.2) позволяют в дополнение к данным табл.1 получить определенное представление о попарных динамических взаимосвязях и тенденциях изменений показателей центральной гемодинамики и сосудистых сопротивлений при выполнении малых нагрузок на ТМПП.

Согласно примечанию [2] к табл.2, эластическое сопротивление артериальной системы в условиях выполнения двух физических нагрузок на ТМПП вполне значимо влияет на величины всех показателей центральной гемодинамики (табл.2). Наименее чувствительным (табл.2) к изменениям показателей оказался УО. В то же время, рост любого из показателей (кроме P_s) при выполнении упражнений на ТМПП оказался сопряженным с определенным снижением ударного объема крови (p < 0,05), что вполне согласуется с динамикой средних величин УО (табл.1).

Таблица 2.

Корреляционные взаимоотношения сосудистых сопротивлений, ЧСС и систолического давления с основными показателями центральной гемодинамики при занятиях на ТМПП.

Примечание: отсутствие какого-либо значка означает статистически достоверную корреляционную взаимосвязь показателей (p < 0,001); значки (*) и (**) отвечают статистически достоверным корреляционным связи на уровнях p < 0,05 и p < 0,01 соответственно; значок (^Н) означает отсутствие статистически достоверной корреляционной связи (p > 0,1).

По данным табл.2 изменения R в условиях выполнения упражнений на ТМПП практически не влияют на величины давлений P_s и P_d, что связано с относительно небольшими (табл.1) изменениями периферического сопротивления в условиях малых нагрузок на ТМПП. Повышение же E при выполнении нагрузок на ТМПП достоверно влечет (табл.2) усиление тахикардии и рост давлений P_s и P_d (табл.1). В этих условиях МО достоверно увеличивается (r > 0,68) с ростом Е, ЧСС, P_s и уменьшением периферического сопротивления, которое обеспечивает отток возросшего минутного объема крови через расширившуюся капиллярную систему..

Для сравнения нагрузочности ТМПП с более изученными [4] нагрузками на велоэргометре для каждого физиологического показателя определялись две эквивалентные велоэргометрические мощности, такие что к концу 3-й минуты соответствующей работы на велоэргометре данный показатель принимал бы именно то значение, что и при упражнении на ТМПП (по данным табл.1). На рис.1 представлена диаграмма именно таких эквивалентных мощностей велоэргометрических нагрузок. Гемодинамические показатели и системные сопротивления расположены по горизонтальной оси диаграммы в порядке возрастания их эквивалентых велоэргометрических мощностей. Для наглядности первые два столбца диаграммы соответствуют средним мощностям работы на ТМПП в двух нагрузках (135 и 180 кгм/мин).

Если для R и МО величины эквивалентных мощностей довольно близки (рис.1) к выполненным на ТМПП, то для остальных показателей наблюдается выраженный рост эквивалентной мощности по отношению к реально выполненной. Отметим, что само периферическое сопротивление локализовано именно на периферии артериальной системы - в капиллярном русле тканевого резервуара. То же можно сказать и о минутном объеме кровообращения. Величина МО сильно отличается от быстро меняющегося за сердечный цикл объемного потока крови в аорте и крупных артериях. Минутный объем крови весьма близок к величине слабо пульсирующего объемного кровотока в капиллярном русле.

Далее следует (рис.1) эквивалентная мощность, отвечающая эластическому сопротивлению. Здесь различия уже более значимы. Но и Е локализовано не на периферии. Эластическое сопротивление равно объемному модулю упругости [5] аорты и крупных артерий, окончания которых весьма удалены от устья аорты. Эквивалентные мощности для Е в 2,04 и 2,54 раза соответственно превышают мощности двух нагрузок на ТМПП.

Наибольшее отличие по эквивалентной велоэргометрической мощности (рис.1) наблюдается для систолического артериального давления, которое отражает реальное давление крови в восходящей аорте и “наиболее удалено” от периферического русла. Эквивалентная велоэргометрическая мощность для P_s превышает номинальную мощность на ТМПП соответственно в 3,6 и 3,9 раза.

Такие отличия между реальной мощностью работы на ТМПП и эквивалентными велоэргометрическими мощностями (рис.1) связаны с тем, что объем мышц при велоэргометрии значительно выше, чем при работе одной рукой на ТМПП. Но для того, чтобы должным образом наполнить локальную капиллярную сеть мышц, задействованных при работе одной рукой, необходимо повысить артериальное давление во всей системе. Однако реально измеренный минутный кровоток при упражнениях на тренажере (табл.1) оказался таким же (рис.1), что и при мощности велоэргометрической нагрузки, лишь в 1,5 раза превышающей мощность нагрузки на ТМПП. Это вполне объяснимо, если учесть, что регулирующее величину МО периферическое сопротивление (рис.1) при работе на велоэргометре отвечало бы мощности эквивалентной нагрузки, составлявшей лишь 80% от мощности работы на ТМПП (причем для обеих нагрузок).

Литература

Головина Т.Б., Орел В.Р., Щесюль А.Г., Подгорнов Е.В. Сосудистая нагрузка сердца при работе на тренажере мышц плечевого пояса // Сборник трудов ученых РГАФК - 1999 г. - М.: РГАФК - 1999. - С. 18-23.

Иберла К. Факторный анализ: пер. с нем. - М.: Статистика, 1980. - 398 с.

Инструментальные методы исследования в кардиологии (Руководство)/ Ред.: Сидоренко Г.И. - Минск, 1994. - 272 с.

Карпман В.Л., Любина Б.Г. Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Ф и С, 1982. - 135 с.

Карпман В.Л., Орел В.Р. Артериальный импеданс у спортсменов // В сб.: Труды ученых ГЦОЛИФК. 75 лет. Ежегодник - М.: ГЦОЛИФК - 1993. - С. 262-271.

Санна П. Visual Basicâ для приложений (версия 5) в подлиннике: пер. с англ. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1999. - 704 с.