Цели и задачи изучения темы: Освоить методики проведения различных функциональных проб у спортсменов и занимающихся физической культурой.

Образовательные результаты освоения темы:

Знать: методы исследования и оценки состояния функции различных систем организма в целях оценки общей тренированности; методы исследования и оценки физической работоспособности, исследования и оценки состояния систем организма лимитирующих работоспособность; методы проведения и оценки результатов врачебно-педагогических наблюдений, методы проведения и оценки результатов самоконтроля спортсмена.

Все методы исследования сердечно-сосудистой системы исполь­зуются как при состоянии покоя, так и при различных функцио­нальных пробах. Они позволяют оценить приспособляемость сер­дечно-сосудистой системы к тем или иным нагрузкам, то есть оце­нить ее функциональное состояние.

Субъективная оценка переносимости пробы определяется путем опроса обследуемого после нее, выявления каких-либо жалоб, сви­детельствующих об утомлении и др. Степень изменений пульса, артериального давления и ЭКГ зависит, помимо характера на­грузки, от исходного состояния изучаемых показателей. Особое значение для оценки функционального состояния имеет определе­ние характера и периода восстановления всех показателей до ис­ходных цифр.

Физическая нагрузка требует существенного повышения функ­ции сердечно-сосудистой системы, от которой (вместе с системами дыхания и крови) зависит обеспечение работающих мышц доста­точным количеством кислорода и выведение из тканей углекисло­ты. Сердечно-сосудистая система обладает рядом механизмов, обеспечивающих выполнение этой задачи. Прежде всего, это гемо­динамические факторы: учащение сердечных сокращений, увели­чение ударного объема, то есть систолического выброса за счет расширения полостей сердца, ускорение кровотока в 3 раза (вме­сто 24 сек. в покое эритроцит проходит по большому кругу крово­обращения за 8 сек.), увеличение массы циркулирующей крови, а также изменения артериального давления.

Сердце спортсмена обладает способностью приспосабливаться к длительной физической нагрузке, главным образом за счет уве­личения систолического объема и меньше за счет учащения сер­дечных сокращений. Такое приспособление экономически выгодно, так как требует меньших усилий для достижения большего эф­фекта. У нетренированных лиц это приспособление происходит больше за счет учащения сердечных сокращений. При физической нагрузке, требующей максимального напряжения в течение корот­кого времени (например, при спринте), сердце спортсмена может сокращаться с частотой, доходящей до 200 раз в 1 мин.

АД реагирует на нагрузку повышением максимального давле­ния, что указывает на увеличение силы сердечных сокращений, снижением минимального давления, так как уменьшается перифе­рическое сопротивление вследствие расширения артериол, что обеспечивает доступ большего количества крови к работающим мышцам. Соответственно повышается пульсовое давление, что кос­венно свидетельствует об увеличении ударного объема сердца, учащается пульс. Все эти изменения возвращаются к исходным данным в течение 3–5 мин., причем чем быстрее это происходит, тем, значит, лучше функция сердечно-сосудистой системы. Такая реакция, называемая нормотонической, является благопри­ятной. Чем интенсивнее выполняемая нагрузка, тем выраженнее изменения пульса и артериального давления.

Степень изменений частоты сердечных сокращений на первой минуте после нагрузки определяется в процентах к исходной вели­чине. Частота пульса в покое принимается за 100%, разница в его величинах до и после нагрузки – за X. Составив пропорцию, опре­деляют, на какую величину (в %) участился пульс.

При нормотонической реакции на функциональную пробу с 20 приседаниями пульс учащается в пределах 60–80% от исходного показателя, после 2-минутного бега – не более чем на 100%. Увеличение частоты сердечных сокращений выше этих цифр свидетельствует об ухудшении функциональной способности сердца. Максимальное АД не должно возрастать более чем на 15 – 30%, а минимальное – уменьшаться не более чем на 10 – 35%.

Пульсовое давление при пробе с 20 приседаниями не должно повышаться более чем на 60–80%, при 20-секундном беге – не бо­лее чем 80–100%, при 3-минутном беге – не более чем на 100–120% по сравнению с исходными показателями. Процент увеличе­ния пульсового давления не должен значительно отличаться от процента учащения пульса.

Соответствие реакции пульса изменениям АД определяется пу­тем сравнения характера учащения сердечных сокращений с ха­рактером изменения всех основных параметров.

При нормотонической реакции процент учащения пульса соот­ветствует проценту увеличения пульсового давления.

Помимо нормотонической, встречаются еще четыре типа реак­ции: гипотоническая, гипертоническая, реакция со ступенчатым подъемом максимального артериального давления и дистоническая (рис. 11).

Рис. 11.Типы реакций сердечно-сосудистой системы на физическую нагруз­ку в период восстановления:

А–нормотоническая, Б – гипотоническая (или астеническая), В – гипертони­ческая, Г – дистоническая, Д – ступенчатая

Гипотоническая, или астеническая, реакция за­ключается в относительно значительном учащении числа сердеч­ных сокращений; при этом максимальное давление повышается незначительно или даже снижается; минимальное давление обыч­но не изменяется, и, следовательно, пульсовое давление если и увеличивается, то незначительно. Такая реакция считается небла­гоприятной. Она свидетельствует о том, что повышение функции кровообращения, обусловленное физической нагрузкой, обеспечивается не увеличением ударного объема (поскольку пульсовое давление повышается незначительно или не изменяется), а увеличе­нием частоты сердечных сокращений. Процент учащения частоты сердечных сокращений при этом типе реакции составляет 120–150%, в то время как пульсовое давление повышается всего на 12–25% больше или даже снижается.

Очевидно, что изменение пульса не соответствует изменениям пульсового давления. Такая реакция наблюдается у спортсменов при функциональной неполноценности сердечно-сосудистой систе­мы, при переутомлении, после перенесенных заболеваний и др.

Гипертоническая реакция характеризуется значитель­ным увеличением максимального АД (иногда свыше 200 мм рт. ст.), частоты пульса и некоторым повышением минимального АД. Таким образом, пульсовое давление несколько повышается, что не следует расценивать как увеличение ударного объема, по­скольку в основе гипертонической реакции лежит повышение пе­риферического сопротивления, то есть происходит спазм артериол вместо их расширения, которое имеет место при нормотонической реакции. Именно этим повышением периферического сопротивле­ния и объясняется увеличение силы систолы, определяющее повы­шение максимального давления. Время восстановления при этой реакции замедлено. К гипертонической реакции относится повыше­ние минимального АД свыше 90 мм рт. ст. без значительного уве­личения максимального давления.

Гипертоническая реакция наблюдается у лиц, страдающих гипертонической болезнью или склонных к так называемым прессор­ным реакциям, вследствие чего артериолы сужаются, вместо того чтобы расшириться. Такая реакция нередко отмечается у спортс­менов при выраженном физическом перенапряжении или пере­утомлении.

Реакции со ступенчатым подъемом максималь­ного АД проявляются в выраженном учащении пульса; при этом максимальное АД, измеренное непосредственно после физической нагрузки, ниже, чем на 2–3-й мин. восстановительного периода. Такая реакция характерна для сердца с ослабленной функцио­нальной способностью и обычно наблюдается после скоростных нагрузок. При этой реакции выявляется неспособность организма достаточно быстро обеспечить перераспределение крови, которое требуется для работающих мышц.

«Ступенчатая» реакция наблюдается у спортсменов при пере­утомлении и обычно сопровождается жалобами на боли и тяжесть в ногах после физической нагрузки, быструю утомляемость и т. п. Она может иметь место как временное явление, исчезающее при соответствующем изменении режима тренировки. Однако ступен­чатый подъем максимального АД может стойко сохраняться у лиц старших возрастов при заболеваниях сердца и других состояниях, при которых ухудшается приспособительная реакция сердечно-со­судистой системы к скоростной нагрузке.

Дистоническая реакция характеризуется тем, что при значительном учащении пульса и существенном (иногда выше 200 мм рт. ст.) повышении максимального АД минимальное дав­ление, определяемое слуховым методом Короткова, доходит до нуля. Это значит, что когда ртуть в манометре находится на нуле­вой отметке, на плечевой артерии четко прослушиваются тоны. Данное явление носит название феномена бесконечного тона.Минимальное давление при этом практически выше нуля. Тон этот является следствием звучания стенок сосудов, тонус ко­торых изменяется под влиянием каких-либо факторов.

Феномен бесконечного тона иногда наблюдается у лиц, пере­несших инфекционные заболевания, при утомлении и т.д. В норме этот феномен встречается у подростков и юношей и реже у лиц средних возрастов. Он может выслушиваться у здоровых спортс­менов после очень тяжелой мышечной работы.

Решение вопроса о том, физиологический ли это тон или след­ствие патологии, решается индивидуально в каждом конкретном случае. Если он держится после обычной функциональной пробы не более 1–2 мин., то его можно считать физиологическим. Более длительное сохранение бесконечного тона требует врачебного об­следования спортсмена для выявления причин его возникновения.

Важнейшее значение имеет анализ восстановительного периода после функциональных проб. После функциональной пробы с 20 приседаниями пульс должен восстанавливаться в течение 2 мин., АД – к концу 3-й мин. После функциональной пробы с 2-минут­ным бегом на месте срок восстановления пульса и максимального АД увеличивается до 5 мин., минимального – до 2–4 мин.

Реакция на функциональную пробу с физической нагрузкой считается хорошей, если отмечаются нормотоническая реакция и нормальная длительность восстановительного периода.

Удовлетворительная реакция характеризуется тем, что измене­ния частоты сердечных сокращений и АД хотя и превышают нор­мативы, но происходят параллельно и длительность периода вос­становления при пробе с 20 приседаниями не больше 3 мин., а при пробе с 2-минутным бегом – не более 5 мин.

К неудовлетворительным реакциям, помимо гипотонической, гипертонической, «ступенчатой» и дистонической реакций, с фе­номеном бесконечного тона, который длится более 2 мин. восста­новительного периода, может относиться и нормотоническая реак­ция, если пульс и АД восстанавливаются через 5–6 мин. восста­новительного периода или позже.

Для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы по изменениям частоты сердечных сокращений под влия­нием функциональных проб с физической нагрузкой используется помимо приведенных выше еще много других функциональных проб.

Наиболее широкое распространение получили две – Гарвард­ский степ-тест и тест PWC₁₇₀

Гарвардский степ-тест, названный так по месту, где он был разработан (лаборатория утомления при Гарвардском уни­верситете), заключается в восхождении и спуске со ступеньки стандартной величины в определенном темпе в течение определен­ного времени.

Обычно высота ступеньки составляет для мужчин 50 см, вре­мя– 5 мин., темп – 30 восхождений и спусков в 1 мин.; для жен­щин – соответственно 45 см и 4 мин. при том же темпе. У детей высота ступеньки и время выполнения пробы изменяются в зависи­мости от возраста.

После этой пробы определяется трижды частота сердечных со­кращений за 30 сек. Первый раз – в период от 60 до 90 сек. вос­становительного периода, затем – от 120 до 150 сек. и далее – от 180 до 210 сек. Результаты пробы выражаются количественно по так называемому индексу Гарвардского степ-теста (ИГСТ). Он равен:

Где f 1 – частота сердечных сокращений за период 60-90 сек восстановительного периода, f 2 – 120-150 сек и f3 – 180-200 сек, t – фактическое время выполнения теста (в сек).

Если ИГСТ ниже 50, то физическая работоспособность считает­ся очень плохой, при цифрах 51–60 – плохой, 61–70 – достаточ­ной, 71–80 – хорошей, 81–90 – очень хорошей, больше 91–от­личной.

Определение физической работоспособности по тесту PWC170^[1] основано на зависимости между частотой сердечных сокращений и мощностью выполняемой работы. Это позволяет предсказать на основании выполняемой обследуемым по заданию работы небольшой мощности, какой будет у него час­тота сердечных сокращений при нагрузке большей интенсивности.

Поскольку установлено, что частота пульса, равная 170 уда­рам в 1 мин., характеризует оптимальный по производительности режим работы сердечно-сосудистой системы, значит, физическая работоспособность определяется величиной мощности мышечной работы при частоте сердечных сокращений равной 170 в 1 мин.

Методика проведения теста PWC₁₇₀ (видоизмененная в ГДОЛИФКе) заключается в том, что обследуемый выполняет на велоэргометре последовательно с перерывом в 3 мин. две нагруз­ки умеренной интенсивности по 5 мин. каждая. В конце каждой из них в течение 30 сек. подсчитывается пульс. При второй нагрузке частота его не должна превышать 150 ударов в 1 мин. Спортсме­нам рекомендуется нагрузка в 300 и от 600 до 900 кгм/мин для женщин и в 500 и от 900 до 1200 кгм/мин для мужчин; лицам, не занимающимся спортом,– вдвое меньшая нагрузка.

Расчет PWC₁₇₀ производится по следующей формуле (предло­женной В.Л. Карпманом с сотрудниками):

PWC₁₇₀ = N1 + (N2 - N1) · [(170 - f1) / (f2 - f1)]

где N1 - мощность первой нагрузки,

N2 - мощность второй нагрузки,
f1 - ЧСС в конце первой нагрузки,
f2 - ЧСС в конце второй нагрузки.
Затем по формуле вычисляют PWC170:

Средняя величина PWC₁₇₀ для спортсменов-мужчин составляет 1520 кгм/мин, для женщин – 780 кгм/мин.

Существуют стандарты PWC₁₇₀ для различных спортивных специализаций, по которым производится оценка полученных при этой пробе данных.

Изменения функционального состояния сердца спортсмена про­являются также на ЭКГ, которая претерпевает существенные из­менения под влиянием функциональной пробы с физической на­грузкой.

При благоприятной реакции, помимо учащения сердечных со­кращений, которое у тренированных лиц не должно быть большим, непосредственно после нагрузки происходит в течение 3–5 мин. небольшое снижение зубцов, быстро возвращающихся к исходным величинам, или высота их не изменяется; интервалы немного уко­рачиваются или тоже не изменяются.

При неблагоприятной реакции на ЭКГ отмечается значитель­ное учащение числа сердечных сокращений, существенное сниже­ние или резкое увеличение высоты зубцов, главным образом зуб­ца Т. Все это свидетельствует о перегрузке сердечной мышцы или о нарушении ее кровоснабжения. Восстановление в таких случаях происходит очень медленно.

Все отрицательные изменения на ЭКГ, выявляемые после на­грузки, всегда требуют тщательного анализа и врачебного обследо­вания спортсмена для установления причин неблагоприятной ре­акции сердца на физическую нагрузку.

Что же касается гипертрофии миокарда, то умеренная гипер­трофия всегда имеет место у всех спортсменов и лиц физического труда. Однако такая гипертрофия современными методами иссле­дования обычно не определяется. Гипертрофия миокарда, выявля­емая методами клинического исследования, наблюдается, по дан­ным разных авторов, у спортсменов, имеющих одинаковую спор­тивную квалификацию, в 14–70% случаев. Следовательно, гипер­трофия миокарда у спортсменов, выявляемая современными мето­дами исследования, хотя и расценивается в определенной мере как физиологическая, все же является не лучшим путем компенсации гиперфункции сердца вследствие физической нагрузки.

Сердце обладает и другими, более совершенными путями повы­шения своей функции. К ним относятся прежде всего увеличение капиллиризации миокарда, то есть улучшение питания его мышеч­ных волокон, гипертрофия трабекулярных мышц, увеличение си­столического выброса и др.