1.2.3 ЧСС устойчивого состояния
В современной функциональной диагностике эта фаза ЧСС в ответ на физическую нагрузку имеет первостепенное значение. Наступление устойчивого состояния ЧСС можно определять с помощью прибора кардиотахографа визуально. Физиологический уровень ЧСС зависит от тренированности данного спортсмена к выполняемой нагрузке. Чем выше тренированность, тем ниже у него ЧСС в фазе устойчивого состояния. Это самая важная закономерность при оценке адаптации к выполняемой физической нагрузке по ЧСС.
Измеряя ЧСС в фазе устойчивого состояния на каждой ступени нагрузки при ступенчатом её повышении, получим график зависимости ЧСС от выполняемой мощности нагрузки. (Рис.1) Однако устойчивое состояние не является абсолютно устойчивым, так как при длительных нагрузках одной и той же большой мощности ЧСС увеличивается.
Рис.1.Зависимлсть ЧСС от мощности нагрузки.
Максимальные показатели работы сердца регистрируются при выполнении максимальной аэробной нагрузки. У нетренированных мужчин среднее значение ЧСС равно 200 уд/мин, у тренированных - 195 уд/мин, а у выдающихся спортсменов - 190 уд/мин. Максимум ЧСС у спортсменок выше, чем у мужчин и ниже, чем у нетренированных женщин (195 против 205уд/мин)[3]. Такая высокая ЧСС может быть как следствием продолжительной многолетней тренировки, так и конституциональных (врождённых) особенностей. Сердечно сосудистая система испытывает влияние наследственных факторов. ЧСС покоя не очень подвержена этому влиянию, хотя у нетренированных людей ЧСС покоя ниже 60 уд/мин, как правило, наследственно обусловлена. Максимальная ЧСС генетически предопределена (коэффициент наследственности 0,9). Без различия для пола и возраста[3].
При немаксимальных аэробных нагрузках ЧСС у спортсменов, как и у нетренированных людей, повышается линейно с увеличением нагрузки или скорости потребления кислорода. При одинаковой нагрузке (одинаковой скорости потребления кислорода) ЧСС у спортсменов ниже, чем у не спортсменов. Чем выше тренированность, тем ниже ЧСС. Снижение ЧСС при выполнении любой не максимальной аэробной работы является наиболее постоянным и наиболее выраженным функциональным изменением в деятельности сердца, связанным с тренировкой выносливости. Сравнительно низкая ЧСС при относительно большом систолическом объёме указывает на эффективную работу. В отличии от брадикардии покоя, которая у тренированного человека является в основном результатом усиления парасимпатического торможения, относительная рабочая брадикардия связана с уменьшением симпатических возбуждающих влияний на сердце.
У детей при напряжённых физических упражнениях максимальная ЧСС находится в обратной зависимости от возраста: чем младше ребёнок, тем она выше. В качестве простого правила определения ЧССмакс в школьном возрасте может служить следующая формула: 220-возраст. Например, у 10-летних ребят ЧССмакс составляет в среднем около 210 уд/мин (220-10). Таким образом, ЧССпокоя и любая ЧССрабочая при одинаковых немаксимальных аэробных нагрузках и ЧССмакс у детей выше, чем у взрослых.
1.2.4ЧСС в переходный процесс восстановления
Переходный процесс восстановления ЧСС начинается с момента прекращения нагрузки. После прекращения физической нагрузки ЧСС обычно начинает понижаться. Однако при кратковременных и интенсивных нагрузках она может повышаться и после них. Например,при упражнениях максимальной анаэробной мощности ЧСС достигает наибольших значений сразу после финиша-160-180уд/мин[3]; При нарастании длительности нагрузок растёт ЧССмакс. После нагрузки, но обычно не больше 10 секунд, по «инерции» вегетативных механизмов устойчивое состояние может несколько секунд сохранять свой уровень. Но, чем выше адаптируемость спортсмена к данной нагрузке, тем быстрее восстанавливается ЧСС. Это главная физиологическая закономерность переходного процесса восстановления.[2] Показатели кардио-респираторной системы (ЧСС, ЧД, АД, ЛВ и т.д) возвращаются к уровню покоя за 3-10 минут.[7] После интенсивных нагрузок образуется избыток кислорода (кислородный долг), который потребляется организмом в период восстановления. Время, необходимое для восстановления функционального состояния (ликвидации утомления), колеблется от минут до часов и даже суток. Это зависит от характера тренировочной нагрузки, её объема, интенсивности и направленности, индивидуальных особенностей спортсмена и т.п.
1.2.5 Определение интенсивности тренировочной нагрузки по ЧСС
«В настоящее время планирование тренировочных нагрузок (объём и интенсивность) проводится подчас не только в метрах или каких – либо других единицах, но и по ЧСС.»[6]
Существует несколько физиологических методов определения интенсивности нагрузки при выполнении глобальных циклических упражнений (например, бег, велосипедный спорт) в процессе тренировки выносливости. Они основаны на определённой связи между интенсивностью аэробной нагрузки и физиологическими показателями во время её выполнения. Ввиду общей простоты и изученности чаще используется ЧСС.
В основе определения интенсивности тренировочной нагрузки по ЧСС лежит прямая связь между ними: чем больше аэробная циклическая нагрузка, тем выше ЧСС. Для определения интенсивности нагрузки используют относительные показатели ЧСС: относительная рабочая ЧСС или относительный рабочий прирост ЧСС, которые описаны в таблице3. Таблица3. Относительные показатели ЧСС.
| Относительная рабочая ЧСС
| Относительный рабочий прирост ЧСС
|
| (%ЧССмакс) – это выраженное в % отношение ЧСС во время нагрузки, т.е. рабочей ЧСС (ЧССр), к максимальной для данного человека ЧСС (ЧССмакс): %ЧССмакс = ЧССр/ЧССмакс*100%
| (ЧССорп) – это выраженное в процентах отношение рабочего прироста ЧСС (ЧССрп) к пульсовому рабочему резерву (ЧССрз): ЧССорп = ЧССрп/ЧССрз*100%, Если ЧССрабочего прироста=90уд/мин, а ЧССрабочего резерва = 130 уд/мин то ЧССорп составляет почти 70% (90/130*100%).
|
| Рабочая ЧСС(ЧССр) должна регистрироваться во время выполнения тренировочного упражнения или на протяжении первых 10 секунд сразу после его окончания.
| Рабочим приростом ЧСС (ЧССрп) называется разница между ЧССрабочей и ЧССпокоя: ЧССрп=ЧССр-ЧССп Если ЧССрабочая составляла 160 уд/мин, ЧССпокоя-70уд/мин,тоЧССрп = 90 уд/мин (160-70)
|
| Приближенно ЧССмакс рассчитывается по формуле: ЧССмакс= 220- возраст(в годах). Например, у мужчины 50 лет ЧССмакс в среднем равна 170 уд/мин(220-50). Однако, надо иметь в виду довольно значительные различия ЧССмакс у разных людей даже одного и того же возраста.
| Пульсовой рабочий резерв (ЧССрз) – разница между ЧССмакс и ЧСС в условиях полного покоя у данного человека (ЧССп): ЧССрз = ЧССмакс – ЧССп. Например, у спортсмена с ЧССмакс = 200 уд/мин, и ЧССп, равной 70 уд/мин, ЧССрз составляет 130 уд/мин (200-70)
|
При определении интенсивности тренировочных нагрузок по ЧСС используются три показателя: пороговая, пиковая и средняя ЧСС. Пороговая ЧСС – это наименьшая ЧСС (интенсивность),ниже которой не возникает тренирующего эффекта. Пиковая ЧСС – это наибольшая ЧСС (интенсивность), которая может быть достигнута, но не должна быть превышена в процессе тренировки. Средняя ЧСС – это ЧСС, которая соответствует средней интенсивности нагрузки данного тренировочного занятия. При определение интенсивности тренировочных нагрузок для молодых здоровых женщин и мужчин, занимающихся физкультурой, можно ориентироваться на относительные показатели ЧСС,приведенные в таблице 4.
Таблица 4. Примерные относительные показатели ЧСС для тренировки выносливости.
| Показатель
| Относительная ЧСС,%
| Относительный рабочий прирос ЧСС, %
|
| Порогов. ЧСС Пиковая ЧСС Средняя ЧСС
| 75 95 85 – 95
| 60 90 80 – 90
|
Чем ниже уровень функциональной подготовленности (выносливости) человека, тем ниже должна быть интенсивность (абсолютная и относительная) тренировочной нагрузки: тренировочные занятия должны проходить при более низких относительных уровнях скорости потребления кислорода (%МПК) и ЧСС (%ЧССмакс или ЧССорп). Так, начинать заниматься бегом рекомендуется на уровне 50%-60% МПК или 60%-70% ЧССмакс.[3]
Простая формула для определегния тренировочной нагрузки по ЧСС 180-возраст. По мере роста тренированности относительная интенсивность нагрузки должна постепенно увеличиваться до 80-85 %МПК (до 95% ЧССмакс).[3] Примерные величины тренировочной ЧСС для людей разного возраста, рассчитанные по ЧССорп, приведены в таблице5.(ЧССпок принята за 75уд/мин.) [3]
Таблица 5. Примерные величины тренировочной ЧСС для людей разного возраста.
| Возраст лет
| ЧСС макс уд/мин.
| Пороговая ЧСС
| Пиковая ЧСС
| Средняя ЧСС
|
| 20 – 29 30 – 39 40 – 49 50 – 59 60 – 69
| 190 185 180 170 160
| 144 141 138 132 126
| 179 174 170 161 152
| 155 152 149 141 135
|
1.2.6 Врачебная оценка реакции на нагрузку по ЧСС
ЧСС и АД чаще всего используется для оценки состояния ССС. Считается что по ЧСС можно определить энергетическую стоимость работы. Принято считать, что увеличение ЧСС до 100-130 уд/мин наблюдается при нагрузке небольшой интенсивности, от 140 до 170- при средней, от 180 до 200- характеризует предельную нагрузку[4].
Оценка степени реакции на нагрузку должна обязательно учитывать не только её интенсивность, но и длительность. У людей с различным уровнем функционального состояния качественной разницы в реакции на нагрузку нет, разница есть только количественная. У больного, которому дали нагрузку в 10-20 шагов может быть такая же ЧСС и ЧД, как и у спортсмена, пробежавшего 100м. Исследование ССС является основным при врачебном контроле.
ССС обладает рядом механизмов, обеспечивающих доставку О2 к работающим мышцам и выведение из тканей СО2. Прежде всего, это гемодинамические факторы: увеличение ЧСС, СО, ускорение кровотока в 3 раза (эритроцит проходит большой круг кровообращения за 8сек вместо 24сек в покое), увеличение массы циркулирующей крови, а также изменение АД. Сердце спортсмена приспосабливается к длительной нагрузке в основном за счёт увеличения СО, меньше за счёт увеличения ЧСС. У нетренированных людей –больше за счёт увеличения ЧСС. Однако при нагрузке, требующей максимального напряжения в течение короткого времени (например, при спринте), сердце спортсмена может сокращаться с частотой, доходящей до 200 в минуту.
«Сочетание увеличения ЧСС, повышения максимального, уменьшение минимального и пульсового АД свидетельствует о хорошей приспособляемости к физической нагрузке. Другие изменения (например, резкое увеличение ЧСС, снижение максимального, повышение минимального и уменьшение пульсового АД) являются показателями плохой адаптации к нагрузке». [7]
Разные величины сдвигов ЧСС зависят и от степени подготовки. При медицинском обследовании изменение ЧСС на первой минуте после нагрузки определяется в % к исходной величине. ЧССпокоя принимается за 100%, разница в её величинах до и после нагрузки за Х. Составив пропорцию, определяют на какую величину (%) увеличилась ЧСС. После 20 приседаний ЧСС в норме увеличивается в пределах 60-80% от исходного, после 2-х минутного бега- не более чем на 100%. Увеличение ЧСС выше этих цифр свидетельствуют об ухудшении функциональной способности сердца. При функциональной неполноценности ССС, при переутомлении, после заболеваний у спортсменов может наблюдаться гипотоническая или астеническая реакция на нагрузку. Процент увеличения ЧСС велик и составляет 120-150%, в то время как пульсовое давление повышается всего на 12-25% или даже снижается. Такая реакция считается неблагоприятной, потому что повышение функции кровообращения происходит не за счёт увеличения СО, а за счёт увеличения ЧСС.
У спортсменов при перенапряжении или переутомлении возможна гипертоническая реакция на нагрузку (значительное увеличение АДмакс и ЧСС). В основе гипертонической реакции -повышение периферического сопротивления.
У лиц старших возрастов, у спортсменов при переутомлении ухудшается реакция ССС к скоростной нагрузке. Увеличение ЧСС происходит за счёт неспособности быстро перераспределить кровь к работающим мышцам.
У здоровых спортсменов после очень тяжёлой мышечной работы, у лиц, перенёсших инфекционные заболевания, в норме у подростков и юношей возможна дистоническая реакция на нагрузку. При увеличении ЧСС и АДмакс (до 200мм рт.ст.) АДмин доходит до нуля, то есть определяется феномен бесконечного тона. Тон этот является следствием звучания стенок сосудов.
В медицине всё чаще оспаривают тот факт, что признаком высокого уровня состояния ССС является брадикардия. Поэтому если ЧСС у спортсмена меньше 30-40 уд/мин, то он обязательно должен быть подвергнут тщательному врачебному исследованию.
1.3 Систолический объём
Систолический объём (СО)- это количество крови, выбрасываемое каждым из желудочков сердца при одном сокращении (одну систолу). Эта величина, вместе с минутным объёмом крови (МОК) и периферическим сопротивлением является основным показателем центральной гемодинамики. СО характеризуется развитием неспецифических адаптивных реакций к стрессору (раздражителю) - (повышение уровня адреналина, глюкокортикоидов, уровня обмена веществ, формирующих гуморальный фон для адаптивных перестроек)[7].
1.3.1Теоретический расчёт систолического объёма сердца
Проведя приблизительные расчёты, можно вычислить соответствие между объёмом сердца, максимальным систолическим (ударным) объёмом и сердечным выбросом (минутным объёмом). Измеряя объём сердца, можно представить, что этот объём состоит из объёма четырёх камер сердца и объёма самой сердечной мышцы. Согласно медицинским заключениям, масса сердца у человека в среднем составляет 310грамм, а у активно тренирующихся спортсменов колеблется в пределах 300-550 грамм.[2]
1.Масса сердца зависит от объёма (согласно физической формулы m=ρ*V,где m-масса, ρ - плотность,V-объём).
2. Если учитывать, что плотность мускулатуры сердца больше единицы, то согласно формуле, следующей из вышеуказанной V=m/p, объём миокарда в миллилитрах чуть меньше его массы в граммах.
3. Пусть ρ =1,033 – приблизительное значение плотности сердечной мышцы, m=310грамм - значение массы сердца, тогда объём миокарда, вычисленный по формуле V=310/1,033 приблизительно равен 300мл.
В таблице 6 приведён заключительный этап расчёта объёма сердца.
4. Если взять диастолический объём сердца (графа1 таблицы6) и вычесть из него приблизительное значение объёма миокарда (графа2 таблицы6), то получим суммарный объём четырёх камер.
5.Если делить эту цифру на 4, получим приблизительно максимальный анатомический объём левого желудочка. Это можно назвать анатомическим ударным (систолическим) объёмом. Такие расчётные значения представлены в графе 3 таблицы 6.
Объём сердца (диастолический объём) у нетринерованных людей составляет в среднем 600-800 мл, а у спортсменов – до 1200 мл. Увеличение размеров сердца встречается у спортсменов-аэробников. Максимально известное значение 1700мл связано с названием «бычье сердце».[7]
Фактически сердце никогда не опорожняется в систоле до конца. Если считать, что минимальный остаточный объём крови в конце систолы составляет 10-15мл[2], получим анатомо-физиологический максимум (графа4 таблицы 6).
Таблица 6. Зависимость теоретического максимума систолического объёма (СО) крови от величины сердца.
| Диастолический объём сердца, мл
| Предполагаемая масса миокарда, г
| Анатомический СО, мл
| Анатомо- физиологический максимум СО, мл
|
|
|
|
|
|
| 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500
| 450 400 350 300 275 250 225 200 175
| 212 200 187 175 156 137 118 100 82
| 200 190 177 165 146 127 108 95 80
|
Графическое выражение зависимости максимальных систолических и минутных объёмов крови от диастолического объёма сердца (размера сердца) (HV) представлено на рисунке 2.
Рисунок 2.Максимальные теоретически возможные значения МОК и СОв зависимости от диастолического объёма сердца (HV).
Расчётный СО можно получить также зная СВ (МОК) и ЧСС. (СО=СВ/ЧСС) При максимально интенсивной физической нагрузке у спортсменов пульс приблизительно повышается до 180 уд/мин. Если допускать, что сердце при такой частоте сокращения способно сохранить максимальный систолический объём, получим значения СО, представленные в таблице7.
Во время физических занятий умеренной интенсивности пульс должен составлять от 50% до 70% от своего максимального значения. Максимальный пульс рассчитывается по формуле: 220 минус возраст человека. Например, для 50-летнего человека, максимальный пульс равен: 220 - 50 лет = 170 ударов в минуту. Теперь определим 50% и 70% от этого показателя: 170 х 0,50 = 85 ударов в минуту, 170 х 0,70 = 119 ударов в минуту. Таким образом, для 50-летнего человека во время занятий умеренной интенсивности пульс должен находиться в пределах от 85 до 119 ударов в минуту.
Во время занятий высокой интенсивности пульс должен составлять от 70% до 85% от своего максимума. Для расчетов воспользуемся той же формулой. Определим максимальный возрастной пульс. Например, для 35-летнего человека максимальная частота пульса 220 - 35 лет = 185 ударов в минуту. Теперь определим 70% и 85% от этого показателя: 185 х 0,70 = 130 ударов в минуту и 185 х 0,85 = 157 ударов в минуту. Таким образом, во время занятий высокой интенсивности пульс 35-летнего человека должен составлять от 130 до 157 ударов в минуту.
Начинайте физические упражнения с небольших нагрузок и в медленном темпе, повышайте интенсивность нагрузок постепенно. Если во время выполнения физических упражнений Вы почувствовали слабость, головокружение или Вам стало трудно дышать – нагрузка чрезмерна, ее интенсивность необходимо снизить или вовсе прекратить занятия; о чрезмерности упражнений свидетельствует также продолжительность восстановительного периода более 10 минут. И не забывайте про контроль физических нагрузок!
