Связь определенного непостоянства (вариабельности) сердечного ритма с напряженностью регуляторных систем организма, оказывающих непосредственное влияние на сердечную деятельность, была обнаружена случайно, при выполнении космонавтами сложных заданий в условиях невесомости. Было установлено, что напряженность сердечной деятельности отражается в «жесткости» сердечного ритма, в уменьшении разброса длительности сердечного цикла. Пульс становится более ритмичным. Сердце, свободное от нейро–гормональных воздействий «танцует», что проявляется колебаниями длительности сердечного цикла около средних его значений. Оценивая степень ритмичности, вариабельность сердечного ритма, можно судить о напряженности нейрогуморальных регуляторных систем в целом.

Методы математического анализа вариабельности сердечного ритма являются общепризнанными с 1984 года. Эти методы позволяют простым и доступным путем оценивать напряженность регуляторных систем организма практически в любых ситуациях. В настоящее время эти методы широко применяются для оценки адаптационных возможностей организма в любом возрасте и при любых внешних воздействиях и нагрузках (умственных, физических и эмоциональных). Затраты на приобретение промышленных приборов для вариационного анализа сердечного ритма, окупаются полезностью и незаменимостью той информации, которую можно получить с помощью этого метода.

Реализация метода требует соответствующей аппаратуры. Эта аппаратура выпускается промышленностью в виде отдельных самостоятельных приборов, либо реализуется с использованием электрокардиографов и персональных компьютеров.

Суть метода оценки напряженности регуляторных систем организма путем вариационного анализа сердечного ритма заключается в следующем. ЭКГ сигналы от электрокардиографа вводятся в компьютер, где «накапливаются» в количестве 100–1000 (или более, в зависимости от задач). Далее компьютерная программа рассчитывает:

· моду (Мо) – значение наиболее часто встречающегося кардиоинтервала, мсек;

· амплитуду моды (АМо) – общее число интервалов, соответствующих значению моды, во всей накопленной выборке, %;

· вариационный размах (ВР) – разницу между максимальным и минимальным значениями ряда кардиоинтервалов, мсек.

По полученным расчетным данным вычисляется индекс напряженности регуляторных систем по Р.М. Баевскому:

Где: ИН индекс напряженности регуляторных систем, усл.ед.;

АМо – амплитуда моды, %;

ВР – вариационный размах кардиоинтервалов, мсек;

Мо – мода кардиоинтервалов, мсек.

Индекс является очень чувствительным индикатором напряженности регуляторных систем, изменяясь от десятков единиц до 1000 и более (редко) усл.ед. Низкие значения индекса (примерно 10–50 усл.ед), свидетельствуют о преобладании парасимпатического тонуса, высокие значения (более 250) – о преобладании симпатических влияний. Средние значения свидетельствуют о примерном наличии вегетативного баланса.

Каково практическое использование этого метода?

Дело в том, что он является во многих случаях незаменимым. Так, простое определение напряженности регуляторных систем в покое уже позволяет разделить лиц любого возраста и пола на 3 типа, по степени устойчивости к внешним воздействиям. Лица с низкими значениями индекса являются ваготониками, то есть, людьми с преобладанием парасимпатического тонуса. Во многих случаях, у этих людей есть функциональный запас к выполнению физической работы. Люди с высокими значениями индекса, являются лицами с повышенным симпатическим тонусом – симпатотониками. Имея в покое повышенный пульс и давление, эти люди быстрее «сгорают» в экстремальных ситуациях вследствие повышенного энергообмена. Середина заполнена нормотониками (или эйтониками).

Однако, для оценки эффективности занятий физической культурой, гораздо эффективнее другое использование этого метода, а именно – оценка напряженности регуляторных систем при нагрузках (или шире – при умственной работе или эмоциональных воздействиях). Использование этого метода позволяет дифференцировать людей еще по одному признаку – по чувствительности регуляторных систем к внешним воздействиям. Могут наблюдаться 3 варианта реакций – снижение напряженности при нагрузке, повышение и, наконец, неизменное значение (соответственно: гипореактивность, гиперреактивность и нормореактивность).

Таким образом, можно выделить 9 типов реагирования регуляторных систем на нагрузку:

  ваготоники:

· гиперреактивные;

· нормореактивные;

· гипореактивные;

нормотоники:

· гиперреактивные;

· нормореактивные;

· гипореактивные;

симпатотоники:

· гиперреактивные;

· нормореактивные;

· гипореактивные.

Можно считать, что у гиперреактивных ваготоников адаптация на нагрузку будет происходить лучше, чем у гипореактивных ваготоников, или гиперреактивных симпатотоников. Напомним, что прирост напряженности при нагрузках призван обеспечить достаточную для выполнения этой нагрузки активацию кровеносной системы.

При первоначальном знакомстве с этими методами, может отпугнуть их кажущаяся сложность. Но, стоит лишь преодолеть некоторый начальный уровень их освоения (тем более что и аппаратные и программные средства для этого давно есть в продаже), все мнимые трудности будут с лихвой окуплены получаемыми результатами. Наглядность и точность этих методов, позволяющих выявлять скрытые возможности организма занимающихся физической культурой, с чем-либо сравнить затруднительно.

Один из практически реализованных программ для вариационного анализа сердечного ритма представляет собой программу, которая включает 3 файла объемом около 670 Кб, имеет модуль начальных установок, и представляет собой компьютерный вариант осциллографа с фильтрацией входного ЭКГ–сигнала и программным модулем выделения R–зубца ЭКГ. Математическая обработка накопленных значений производится непрерывно, по мере накопления кардиоинтервалов, результат выводится на экран и записывается в файл. На экран, для визуального анализа контроля качества входного сигнала, непрерывно выводится кривая ЭКГ в реальном времени. Ввод ЭКГ–сигнала производится через модуль оптронной развязки на вход звуковой карты компьютера с выхода стандартного переносного электрокардиографа «Малыш».

Для учебных целей можно вручную подсчитать длительность 20-30 кардиоинтервалов, использовав готовую запись ЭКГ во втором стандартном отведении, а затем рассчитать индекс напряженности.

Нагрузочные пробы. Пробы с натуживанием позволяют оценить те возможности сердечно-сосудистой системы, которые необходимы для выполнения статических нагрузок. В основу этих проб были положены механизмы влияния натуживания на организм человека.

Натуживание характеризуется повышением внутригрудного и внутрибрюшного давления при задержанном дыхании, и оказывает выраженное влияние на гемодинамику. В результате повышения внутригрудного давления уменьшается приток крови к правым отделам сердца, возникает застой крови в венозных сосудах и возрастает сопротивление кровотоку через легкие. Наблюдаемое при натуживании снижение до 15–20 мл ударного объема сопровождается повышением ЧСС, благодаря чему снижение минутного объема кровотока оказывается выраженным не столь сильно. Развитие компенсаторных реакций на этом не заканчивается, поскольку минутный объем кровотока остается все же недостаточным для поддержания необходимого уровня давления крови. Дальнейшее поддержание артериального давления при натуживании достигается сужением артериальных сосудов.