УДК 612. 213

Е. А. Бирюкова, Е. Н. Чуян, Т. В. Заячникова,

И. С. Передкова (Украина, Симферополь)

МОНИТОРИНГ АДАПТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СТУДЕНТОВ

 

Статья посвящена изучению вариабельности сердечного ритма на протяжении 30 минут восстановительного периода после субмаксимальной физической нагрузки у испытуемых нормотоников под влиянием управляемого дыхания (УД) с индивидуально подобранной частотой (ИПЧ). Показано, что десятидневное УДИПЧ приводит к увеличению адаптивных возможностей организма, оптимизации регуляторных механизмов, снижению энергетических затрат и повышению скорости восстановительных процессов у испытуемых в ответ на субмаксимальную нагрузку.

Ключевые слова: управляемое дыхание, вариабельность сердечного ритма, восстановительный период, велоэргометрическая проба.

 


Введение. В настоящее время среди многочисленных диагностических методов исследования большое значение придается функциональным пробам с дозированной физической нагрузкой, поскольку во время их проведения происходит активация всех звеньев кардиореспираторной системы (КРС) [1]. Кроме того, длительность периода восстановления физиологических функций организма испытуемых после физической нагрузки является критерием качества регуляторных механизмов, протекающих в КРС и существенно определяет общее функциональное состояние организма.

Ранее [2, 3] была показана высокая эффективность модулирования параметров КРС, и, в частности, вариабельности сердечного ритма (ВСР) у испытуемых с разным тонусом вегетативной нервной системы (ВНС) с помощью управляемого дыхания (УД) с индивидуально подобранной частотой (ИПЧ), которая соответствует частоте локализации максимального пика мощности СР в низкочастотном (LF) диапазоне спектра. Однако эти данные могут быть существенно дополнены анализом изменения показателей ВСР в восстановительном периоде после физической нагрузки, в качестве которой можно использовать велоэргометрическое (ВЭМ) тестирование.

В связи с этим, целью настоящей работы явилась оценка изменения показателей ВСР в течение 30-минут восстановительного периода после субмаксимальной физической нагрузки у испытуемых под воздействием УДИПЧ.

Материал и методы. В исследовании принимали участие 24 студента-волонтера женского пола в возрасте 18-23 лет, условно здоровых, без признаков сердечно-сосудистой и дыхательной патологии. Фаза менструального цикла не учитывалась. Все испытуемые дали добровольное согласие на участие в исследовании.

В эксперимент были отобраны волонтеры только со значениями Si от 50 до 200 усл. ед. (33% от общего числа испытуемых; n = 8). Такой отбор связан с тем, что, во-первых, позволил сформировать однородную группу испытуемых, а, во-вторых, поскольку испытуемые с таким Si преобладают среди обследованных студентов [2, 3], то, можно предположить, что у них развивается наиболее типичная реакция на УД.

В первый день эксперимента регистрацию показателей ВСР с помощью программно-аппаратного комплекса "Омега-М" проводили на фоне спонтанного дыхания – контрольная запись. Затем проводили ВЭМ-пробу и повторную регистрацию показателей ВСР в течение 30-ти минут восстановительного периода. В последующие 10 дней эксперимента с испытуемыми проводили сеансы УД, индивидуально подобранная частота (ИПЧ) которого соответствовала частоте локализации максимального пика мощности в низкочастотном (LF) диапазоне СР [5, 6].

В 10 день исследования повторно проводили ВЭМ-пробу и 30-тиминутную регистрацию показателей ВСР.

Во время сеанса УДИПЧ каждый испытуемый дышал под индивидуальный ритм, задаваемый "дыхательным шаром", параметры которого рассчитывались по ритмограмме, записанной непосредственно перед сеансом дыхания на АПК "Омега" [5-7]. Продолжительность сеанса УДИПЧ составляла около 5-ти минут. Повторную запись ритмограммы проводили не ранее, чем через 5 минут после окончания сеанса УДИПЧ.

ВЭМ пробу у испытуемых проводили с помощью велоэргометра "KETTLER-X1" (производство "GmbH&Co. postfach", Германия) в положении сидя с частотой вращения педалей 40-60 оборотов в минуту по методике ступенчато-возрастающей нагрузки (всего 3 ступени). Динамическая нагрузка продолжалась до достижения испытуемым 75 % частоты сердечных сокращений (ЧСС) от максимального возрастного уровня, предложенного К. Andersen и соавт. [8] и рекомендованного к применению Комитетом экспертов ВОЗ. Продолжительность каждой ступени нагрузки составляла 3 мин, начальный уровень нагрузки (I-я ступень) – 75 Вт, II-я – 100 Вт и III-я – 125 Вт. [9].

Для реализации поставленной цели были использованы основные методы ВСР: статистический (RMSSD, CKO, pNN50), геометрические (АМо, Мо, Dx), спектральный (HF, LF, VLF, Total) и метод вариационной пульсометрии по Баевскому (Si), которые подробно описаны в литературе [4, 10] и наших предыдущих исследованиях [2, 3].

Критерием эффективности используемого метода УДИПЧ являлось изменение показателей ВСР относительно фоновой записи до нагрузочного тестирования и УДИПЧ и контрольной записи ВСР, полученной в 10-й день исследования до нагрузочного тестирования. Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью пакета программ "Омега-М" и "Статистика 6.0". Достоверность различий полученных данных определяли с помощью критерия Вилкоксона.

Результаты и их обсуждение. Сравнительный анализ результатов исследований в 1-е (фон) и 11-е (после 10-ти дневного курса УДИПЧ) сутки показал, отличия в функциональном состоянии испытуемых, выраженном в достоверном повышении производных показателей ВСР волонтеров после курса УДИПЧ. Эти изменения подробно описаны в наших предыдущих исследованиях [6] и связаны с тем, что 10-тидневный курс УДИПЧ приводит к оптимизации регуляции управляющих функций СР на разных уровнях регуляции. Однако реакции на физическую нагрузку у испытуемых в разные сутки исследования так же имели ряд характерных особенностей и существенных отличий.

Так, анализ результатов в группе волонтеров показал снижение в первые минуты после проведения ВЭМ-пробы всех показателей ВСР в среднем на 60% относительно фоновых значений как в контрольной записи, так и в 11-е сутки исследования после УДИПЧ (рис 1-4). Однако в ходе исследования было зарегистрировано увеличение толерантности физиологических функций к физической нагрузке у испытуемых под воздействием 10-тидневного курса УДИПЧ, выраженное в увеличении эффективности восстановления показателе ВСР после ВЭМ-тестирования.

Так, статистическими методами анализа у испытуемых после 10-тидневного курса УДИПЧ к 30-й минуте восстановительного периода зарегистрировано увеличение показателей RMSSD, СКО и pNN50 на 36%, 25% и 117% (р<0,05) относительно значений этих показателей в 1-й день исследования (рис. 1).


 

Рис. 1. Изменение показателей статистического анализа сердечного ритма на протяжении 30-ти минут после ВЭМ-пробы у испытуемых в 1-е (до УДИПЧ; I) и 11-е сутки исследования (после курса УДИПЧ; II).

 

Примечание: * – достоверность различий (р<0,05) по критерию Вилкоксона, относительно значений полученных при ВЭМ-тестировании в 1-й (фоновый) день исследования.

 


Известно, что рост показателей RMSSD, СКО и pNN50 связан с усилением активности автономного контура, в частности парасимпатического звена регуляции СР, а, следовательно, с оптимизацией физиологических функций испытуемых. Таким образом, значительное увеличение значений этих показателей в восстановительном периоде после ВЭМ-тестирования у испытуемых под воздействием УДИПЧ свидетельствует об увеличении толерантности КРС этих испытуемых к физической нагрузке.

Полученные данные подтверждаются и данными геометрического анализа. Так после курса УДИПЧ к 30-й минуте восстановительного периода у испытуемых зарегистрировано снижение показателя АМо на 20% (р<0,05) и увеличение значений показателей Mo и Dx на 7 и 48% (р<0,05) соответственно по сравнению с данными, полученными в фоновый день исследования (рис. 2).


 

Рис. 2. Изменение показателей геометрического анализа сердечного ритма на протяжении 30-ти минут после ВЭМ-пробы у испытуемых в 1-е (до УДИПЧ; I) и 11-е сутки исследования (после курса УДИПЧ; II).

 

Примечание: Обозначения те же, что и на рис. 1.

 


Известно [10], что расширение основания и уплощение купола гистограммы R-R характеризуется уменьшением значений показателя Аmо и увеличением значений Dx и Мо и может свидетельствовать о активизации парасимпатического и уменьшении влияния симпатического отдела ВНС на СР и об усилении активности автономного контура регуляции КРС, что и было зарегистрировано в нашем исследовании у испытуемых на 11-е сутки исследования под воздействием УДИПЧ.

Кроме того, при анализе Si после 10-тидневного курса УДИПЧ было зарегистрировано снижение значений этого показателя в восстановительном периоде после ВЭМ-тестирования в среднем на 50% относительно его значений в 1-е (фоновые) сутки исследования (рис. 3).


Рис. 3. Изменение показателя Si на протяжении 30-ти минут восстановительного периода после

ВЭМ-тестирования у волонтеров в разные сроки исследования.

 

Примечание: Обозначения те же, что и на рис. 1.

 


Известно, что Si отражает уровень напряженности регуляторных систем [4]. Таким образом, полученные результаты исследования свидетельствуют о том, что курсовое УДИПЧ приводит к снижению напряженности регуляторных систем испытуемых и увеличивает эффективность процессов восстановления физиологических функций испытуемых после проведения ВЭМ.

Спектральными методами анализа у испытуемых к 30-той минуте восстановительного периода после курса УДИПЧ зарегистрировано значительное увеличение показателей мощности волн во всех диапазонах спектра СР. Так, показатель HF увеличился на 83%, LF – на 172%, а TP – на 89% (р<0,05) по сравнению с данными, полученными в фоновый день исследования (рис. 4). Следует отметить, что в большей мере происходил рост мощности LF-компоненты спектра. Изменения VLF-компоненты спектра были не достоверны.

Известно, что HF-компонента спектра СР (0,15 - 0,4 Гц) связана с дыханием и отражает вагусный контроль СР, тогда как LF составляющая характеризует состояние симпатического отдела ВНС, и, в частности, системы регуляции сосудистого тонуса (активность вазомоторного центра). Показатель ТР, в свою очередь, отражает суммарную активность вегетативных воздействий на СР [10]. Следовательно, полученные нами данные об увеличении мощности как LF и HF-компонент, так и общей мощности (ТР) спектра СР на 30-ую минуту восстановительного периода после ВЭМ у испытуемых под воздействием УД на частоте низкочастотной составляющей спектра СР может свидетельствовать об большем увеличении вагусных воздействий и оптимизации барорефлекторной регуляции, а следовательно, и большей активации вегетативного контура регуляции КРС, по сравнению с данными, полученными в фоновый день исследования.

Известно, что адаптация к физической нагрузке представляют собой общебиологическое явление, затрагивающее различные уровни функциональной интеграции и вызывающее изменение регуляторных механизмов. Перспектива развития процесса зависит как от исходного функционального состояния, так и от компенсаторных возможностей организма испытуемых. Для наиболее быстрого и полного восстановления физиологических функций характерна ускоренная перестройка механизмов регуляции. Ускорение этого перехода обусловлено снижением тонуса симпатического и повышением тонуса парасимпатического отдела ВНС, что и зарегистрировано в нашем исследовании у испытуемых под воздействием курса УДИПЧ.


Рис. 4. Изменение показателей спектрального анализа сердечного ритма на протяжении 30-ти минут после ВЭМ-пробы у испытуемых в 1-е (до УДИПЧ; I) и 11-е сутки исследования (после курса УДИПЧ; II).

 

Примечание: Обозначения те же, что и на рис. 1.

 


Таким образом, согласно приведенным результатам исследования, десятидневное воздействие УДИПЧ приводит к увеличению у испытуемых в ответ на субмаксимальную физическую нагрузку адаптивных возможностей организма, оптимизации регуляторных механизмов, снижению энергетических затрат и повышению скорости восстановительных процессов.

Выводы. 1. Управляемое дыхание с индивидуально-подобранной частотой значительно изменяет показатели вариабельности сердечного ритма испытуемых в течение 30-минут восстановительного периода после субмаксимальной физической нагрузки.

2. Значительное увеличение значений показателей RMSSD, СКО, pNN50 и Мо и снижение АМо в восстановительном периоде после ВЭМ-тестирования у испытуемых под воздействием УДИПЧ свидетельствует об увеличении толерантности к физической нагрузке у испытуемых под воздействием данного фактора.

3. Курсовое УДИПЧ приводит к снижению напряженности регуляторных систем испытуемых и увеличивает эффективность процессов восстановления физиологических функций испытуемых после проведения ВЭМ.

4. Увеличение мощности как LF и HF-компонент, так и общей мощности (ТР) спектра СР в восстановительном периоде после ВЭМ у испытуемых под воздействием УДИПЧ может свидетельствовать об увеличении вагусных воздействий и оптимизации барорефлекторной регуляции, а следовательно, и большей активации вегетативного контура регуляции КРС, по сравнению с данными, полученными в фоновый день исследования.


 

ЛИТЕРАТУРА


1.Карпов Р. С. Атеросклероз: патогенез, клиника, функциональная диагностика, лечение / Р. С. Карпов, В. А. Дудко. – Томск, 1998. – 656 с.

2. Индивидуальный профиль функционального состояния организма студентов с различным типом вегетативной регуляции / Е.Н. Чуян, Е.А. Бирюкова, М.Ю. Раваева, И.Р. Никифоров // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер. "Биология, химия". – 2009. – Том 22 (61), №2. – С.152 – 165

3. Особенности системы вегетативного управления сердцем у испытуемых с различным типом вегетативной регуляции / Е.Н. Чуян, Е.А. Бирюкова, М.Ю. Раваева, И.Р. Никифоров // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Сер. "Биология, химия". – 2009. – Том 22 (61), №1. – С. 113 – 133.

4.Баевский Р. М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р. М. Баевский, А. П. Берсенева. – М.: Медицина, 1997. – 236 c.

5.Пат. 38559 Україна, МПК (2006) А61N 2/00. Спосіб корекції функціонального стану організму людини /О.М. Чуян, О.О. Бірюкова, М.Ю. Раваєва: заяв. та власник Таврійський нац. ун-т ім. В.І. Вернадського. – № u 2008 09755; заявл. 25.07.2008; опубл. 12.01.2009, Бюл. № 1. – 4 с.

6. Бирюкова Е.А. Синхронизация колебательных процессов в кардио-респираторной системе испытуемых с разным типом вегетативной регуляции / Е.А. Бирюкова, Е.Н. Чуян, О.Д. Богданова // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер "Биология, химия". – 2009. Т. 22 (61), №. 4 – С. 18-29.

7.Система комплексного компьютерного исследования функционального состояния организма человека "Омега-М": [док. пользователя]. – СПб., 2007. – 66 с.

8. Fundamentals of exercise testing. / Andersen К, ShephardR., Denolin H. et al. //Geneva, 1979.

9.Аронов Д. М. Функциональные пробы с физической нагрузкой // Болезни сердца и сосудов: руководство для врачей: Т. 1 / Д. М. Аронов; под ред. Е. И. Чазова. – М., 1992. – С. 292-311.

10.  Heart rate variability. Standatds of Measurement, Physiological interpretation and clinical use // Circulation. – 1996. – V. 93. – P. 1043-1065.


Подано до редакції 11.07.12 

_____________