Исследование особенностей реакции кардиореспираторной системы студентов с разными ростовесовыми характеристиками на нарастающую физическую нагрузку
На правах рукописи
ИВАНОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕАКЦИИ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМИ РОСТОВЕСОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НА НАРАСТАЮЩУЮ ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ 03.03.01 – физиология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
МОСКВА 2011 1
Работа выполнена на кафедре физического воспитания Владимирского государственного университета.
Научный консультант:
Доктор медицинских наук, старший научный сотрудник Северин Александр Евгеньевич
Официальные оппоненты:
Доктор медицинских наук, профессор Анохин Михаил Иванович, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Доктор биологических наук, профессор Кислицын Юрий Леонидович, Российский университет дружбы народов
Ведущая организация: Государственный научный центр РФ Институт медико биологических проблем РАН
Защита диссертации состоится « 9 » февраля 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.10 при Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6.
Автореферат разослан «_» января 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор Н.В. Ермакова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Адаптация организма к различным факторам среды представляет собой процесс, направленный на формирование функциональной системы адаптации, обеспечивающей целостность организма в меняющихся условиях среды обитания и оптимальные условия для его жизнедеятельности (Агаджанян Н.А., 1999, 2003;
Жвавый В.Н., 1998;
Кайносов П.Г., 1993). Степень приспособленности к конкретным условиям среды обитания отражает уровень здоровья человека и состояние его функциональных резервов. В настоящее время определение количественных характеристик здоровья и функциональных резервов организма важно как для каждого отдельного человека, так и для Российского государства, поскольку здоровье граждан – один из важнейших ресурсов общества. Наиболее актуально определение функциональных резервов у молодежи, студенчества, что обусловлено ролью этой социальной группы в развитии страны и общества.
Как известно, уровень функциональных резервов и здоровье во многом определяются характеристиками важнейших физиологических систем организма – кровообращения и дыхания (Агаджанян Н.А., 1976, 2008).
Одним из подходов в изучении закономерностей жизнедеятельности организма человека и его функциональных резервов является определение реакции кардиореспираторной системы на тестирующие воздействия. В физиологии физических упражнений и спорта принято определять функциональное состояние кардиореспираторной системы с использованием тестирующих физических нагрузок разной интенсивности (Аулик И.В., 1979;
Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А., и др.). При этом у лиц с недостаточным развитием мышечной системы, даже у спортсменов, тренирующихся на выносливость, не всегда удается выявить максимальный уровень функционирования кардиореспираторной системы при стандартных нагрузках на велоэргометре. Напротив, у лиц, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, реакция сердечно сосудистой системы на тестирующие нагрузки может запаздывать из-за покрытия части энерготрат за счет анаэробных процессов. Следовательно, решение этих вопросов будет способствовать совершенствованию диагностических процедур для определения функциональных резервов организма человека, что окажет положительное влияние на эффективность тренировочного процесса.
Цель исследования:
Установить функциональные особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы студентов в зависимости от антропометрических показателей при выполнении субмаксимальных физических нагрузок и при дыхании гипоксическими газовыми смесями.
Задачи исследования:
1. Оценить состояние функциональных резервов кардиореспираторной системы и общей физической работоспособности в зависимости от антропометрических показателей в популяции студентов вуза.
2. Установить особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы у студентов при выполнении тестирующих субмаксимальных физических нагрузок.
3. Оценить возможность использования дыхания гипоксическими газовыми смесями при нагрузочном тестировании для определения общей физической работоспособности и функциональных резервов кардиореспираторной системы.
Научная новизна работы. В работе применена комплексная оценка функциональных резервов кардиореспираторной системы у студентов с учетом их антропометрических особенностей во время имитации тренировочного процесса при повторном выполнении физических нагрузок. Получены новые данные о срочных адаптационных реакциях к субмаксимальной физической нагрузке. Так, установлено, что наиболее выраженные адаптивные изменения функции кардиореспираторной системы происходят на начальном и конечном этапах физической нагрузки. Было также показано, что применение физической нагрузки на фоне действия гипоксии существенно повышает точность определения функциональных резервов кардиореспираторной системы.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическое значение работы состоит в том, что установлены границы весоростового показателя у юношей и девушек, в которых наблюдаются максимальные значения физической работоспособности. Также выявлены изменения в реакции кардиореспираторной системы на повторяющуюся нарастающую физическую нагрузку до субмаксимальной мощности. Эти изменения выражаются в увеличении функции дыхания при нагрузках небольшой мощности и ее снижении при субмаксимальной мощности. Кроме этого установлено, что наибольшие изменения в функционировании кардиореспираторной системы происходят при переходе от состояния покоя к физической нагрузке и при её завершении, что свидетельствует о значительной роли переходных процессов в функционировании кардиореспираторной системы при физических нагрузках.
Практическое значение работы состоит в том, что предложена и апробирована методика определения функциональных резервов кардиореспираторной системы с применением нарастающей физической нагрузки в условиях дыхания гипоксической газовой смесью у лиц занимающихся разными видами спорта.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: Научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов ФРЭМТ (Владимир, ВлГУ, 3-6 февраля 2003 г.);
1Х Международной конференции «Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы» (Москва, МГУ, 2006);
VIII Международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» (Владимир, 2008);
Х1У Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, РУДН, 2009);
Международной научно-методической конференции «Современные подходы к совершенствованию физического воспитания и спортивной деятельности учащейся молодежи», посвященной 45-летию кафедры физического воспитания ВлГУ (Суздаль Владимир, 20-22 октября 2009 г.);
IХ Международной конференции с элементами научной молодежной школы «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ-2010» (Владимир, 2010) и др.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 23 работы, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов и рекомендаций, списка литературы. Диссертации содержит рисунков и 6 таблиц. Список литературы состоит из 95 отечественных и 53 иностранных источников.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Методы исследований. В соответствии с целью и задачами исследования были проведены три серии исследований. Краткая характеристика исследований, количество обследуемых и применяемые методические приемы представлены в таблице 1.
В первой серии исследований были проведены: измерения роста, массы тела, ЧСС, АД, насыщения гемоглобина кислородом, запись ЭКГ в течение 5 минут для анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). В обследовании участвовали 520 студентов (270 –юноши и 250 – девушки).
У 75 юношей рассчитывалась физическая работоспособность (PWC170) по методике Карпмана В.Л. (выполнение физических нагрузок мощностью и 100 Вт на велоэргометре, при продолжительности нагрузок 5 минут).
Во второй серии 15 студентов выполняли нарастающую (со скоростью 1 Вт/сек) физическую нагрузку на велоэргометре до мощности 300 Вт. Нагрузку повторяли пять раз за день. Отдых между нагрузками составлял 1 час. До и во время выполнения нагрузки, а также в период восстановления регистрировались показатели внешнего дыхания и газообмена.
В третьей серии исследований 15 студентов выполняли нарастающую физическую нагрузку (со скоростью 1 Вт/сек до мощности 300 Вт или до отказа) при вдыхании гипоксических газовых смесей с рО2 во вдыхаемом воздухе 130 и 85 мм. рт. ст. Газовые смеси готовились в резиновой емкости большого объема (1000 литров) добавлением к вдыхаемому воздуху необходимого количества азота. Обследуемые выполняли нагрузки при дыхании каждой газовой смесью в разные дни. До, во время выполнения нагрузок и в период восстановления регистрировались показатели внешнего дыхания и газообмена.
Таблица Характеристика обследуемых групп и методов исследований Серии исследований Используемые методики 1. Оценка антропометрических показателей у Антропометрия, метод анализа студентов Владимирского государственного вариабельности сердечного университета и их связь с уровнем физической ритма, определение ЧСС, АД, работоспособности (520 чел.) физической работоспособности (PWC170) 2. Исследование изменений в регуляции Определение показателей кардиореспираторной системы при имитации внешнего дыхания и газообмена тренировочного процесса при повторении (ЧД, МОД, VО2, VСО2, ДК) велоэргометрического тестирования с выполнением повторяющихся субмаксимальных нагрузок (15 чел.) Изучение возможности применения Определение показателей 3.
гипоксических газовых смесей для тестирования внешнего дыхания и газообмена состояния сердечно-сосудистой системы (15 (ЧД, МОД, VО2, VСО2. ДК) чел.) Приборы, используемые в исследованиях: «Мастерскрин» фирмы Эрих Егер Германия - компьютерная система, объединяющая велоэргометр, спирометр и газоаналитический блок, способная непрерывно регистрировать показатели внешнего дыхания и газообмен;
четырехканальный аппаратно-программный комплекс «Варикард», осуществлявший одновременную регистрацию ЭКГ для анализа вариабельности сердечного ритма у 4 обследуемых;
электронные весы и ростомер для антропометрических измерений фирмы Seca (Швейцария).
Артериальное давление определялось автоматическим прибором фирмы A&D; (Япония).
Весь материал обработан статистически с использованием программ «Статистика 6.0» и «Excel-7.0».
Результаты исследований.
В результате проведенных исследований было показано, что модальные значения роста и веса юношей и девушек по росту различались меньше, чем по массе тела. Они составляли 167±2.5 см и 179±2.7 см у девушек и юношей соответственно. Различия составляли в среднем 7,2%.
В то же время по массе тела модальные значения составляли 57±2.3 кг и 68±2.8 кг соответственно. Различия были значительно выше и составляли 19.3%. (рис.1а и 1б).
60 Ряд1 Ряд2 Кол-во чел (%) Кол-во чел (%) 150 160 170 180 190 200 30 40 50 60 70 80 90 100 - - Рост (см) Масса тела (кг) Рис.1а. Распределение обследуемых по росту: Рис. 1б. Распределение обследуемых ряд 1 – девушки, ряд 2 – юноши. по массе тела: сплошная линия – юноши, пунктирная - девушки Весоростовой коэффициент, вычисленный по модальным значениям роста и массы тела при этом составлял 341,3±15,2 гр/см и 379,9±20,1 гр/см у девушек и юношей соответственно. Соотношение роста и массы тела у юношей таково, что прирост массы с увеличением роста на единицу существенно выше, чем у девушек. Это наглядно иллюстрируется на рис.
2а и 2б, где показаны уравнения регрессии связывающие два основных антропометрических показателя и приведены графики зависимостей массы тела от роста у обследуемых разного пола.
Юн дев y = 1,9113x + 41,267 y = 1,3278x + 122, Масса/рост (гр/см) Масса/рост (гр/см) 500 250 200 150 170 190 150 160 170 180 190 Рост (см) Рост (см) Рис. 2а. Соотношение роста и массы тела у Рис. 2б. Соотношение роста и массы тела у обследуемых юношей обследуемых девушек Представляет значительный интерес соотношение весоростового показателя и физической работоспособности обследуемых. В наших исследованиях было показано, что максимальные значения физической работоспособности (PWC170) отмечаются у юношей с весоростовым показателем в диапазоне 380-420 гр/см, что составляет 23,5% от обследованных юношей. У девушек максимальной физической работоспособностью обладали лица с весоростовым показателем 360- гр/см, что составляет 20% от обследованных девушек. Следовательно, лица с максимальным уровнем физической работоспособности в обследуемой популяции занимают позицию не совпадающую с модальными значениями роста и массы тела, а отстоящими от этих значений в сторону больших величин массы тела. Смещение больше выражено у девушек и меньше у юношей. Это обстоятельство может являться следствием относительного дефицита питания в силу эстетических или экономических причин, влияющих на весоростовые характеристики популяции студентов. С другой стороны, используя соотношение весоростового показателя и физической работоспособности можно установить физиологически обоснованные нормативы массы и длины тела в популяции молодых людей, а также использовать весоростовой показатель для отбора наиболее перспективных студентов для занятий в спортивных секциях. В наших исследованиях было также показано, что в изучаемой популяции студентов зависимость весоростового показателя от роста была выше у юношей, чем у девушек, а от массы тела – выше у девушек и ниже у юношей. Это свидетельствует о более выраженных изменениях пропорций тела у юношей с увеличением роста, чем это имело место у девушек (рис.3).
Следовательно, весоростовой показатель отражает не только соотношение роста и массы тела, но и проявляет гендерные различия в соотношении этих показателей при исследовании различных популяций девушек и юношей.
В наших исследованиях ВСР у студентов были выявлены зависимости некоторых показателей, характеризующих состояние вегетативных функций, от антропометрических характеристик и в частности от весоростового показателя. Так, на рисунке 4 показаны выявленные зависимости высокочастотных (HF) и низкочастотных (LF) составляющих спектрального анализа ВСР от весоростового показателя.
Установлено, что с увеличением весоростового показателя доля высокочастотных волн возрастает, а доля низкочастотных - снижается.
Это свидетельствует об увеличении роли дыхательного компонента и уменьшении вазомоторного в регуляции сердечной деятельности у лиц с большими значениями отношения масса тела/длина тела. При этом, наблюдается тенденция к росту систолического давления у этой категории обследуемых (рис.5).
Коэффициент уравнения регрессии весо ростового показателя с ростом и массой дев юн тела (ед) рост вес Рис.3 Коэффициенты уравнений регрессий весоростового показателя с ростом и массой тела у обследуемых юношей (полосатые столбики) и девушек (однотонные).
90 Артериальное давление (мм.рт.ст.) Мощность спектра (HF и LF) 200,00 300,00 400,00 500,00 600, 200,00 300,00 400,00 500,00 600, Весо-ростовой показатель (гр/см) Весо-ростовой показатель (гр/см) Рис.4 Соотношения мощностей спектра HF Рис.5 Соотношение систолического (пунктир) и LF (сплошная линия) ВСР с (треугольники) и диастолического весоростовым показателем у обследуемых (квадраты) давлений с весоростовым студентов показателем у обследованных студентов.
Таким образом, антропометрические показатели можно с успехом использовать при оценке студенческих популяций на предмет выявления лиц, перспективных для занятий в спортивных секциях, как в циклических, так и в скоростно-силовых видах спорта, а также для оценки вегетативных показателей у обследуемых групп в процессе диспансерных наблюдений за состоянием здоровья студентов.
Наряду с исследованиями антропометрических характеристик обследуемых мы предприняли изучение динамики показателей кардиореспираторной системы у студентов на начальном этапе тренировочного процесса. Было установлено, что при выполнении пятикратно повторяющейся физической нагрузки нарастающей со скоростью 1Вт/с до субмаксимальной мощности (300 Вт) при четвертом повторе выявляются существенные изменения минутного объема дыхания, которые заключаются в увеличении фоновых значений легочной вентиляции и снижении МОД на высоте нагрузки (рис. 6). При определении разброса значений МОД в разные моменты тренировок было также установлено, что наибольшие отклонения от средних значений наблюдаются в момент начала выполнения физической нагрузки и на второй минуте восстановительного периода после её окончания (рис. 7).
Ряд 90 Ряд Стандартное отклон % от средней (МОД) Ряд Ряд МОД ( л/мин) 50 Ряд 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Этапы исследо ваний этапы исследований Рис. 6. Динамика минутного объема Рис. 7. Стандартное отклонение в % от дыхания (МОД) у обследуемых при 5 средней МОД за тренировочный цикл, повторных субмаксимальных состоящий из 5 последовательных тренировок возрастающих нагрузках на возрастающими субмаксимальными велоэргометре. физическими нагрузками на велоэргометре.
Обозначения: Ряд 1 – данные, полученные Обозначения: По оси абсцисс – этапы при выполнении нагрузки мощностью 50 исследования (1-4 состояние покоя, 5- Вт;
выполнение возрастающей физической Ряд 2 – при нагрузке 120 Вт;
Ряд 3 – при нагрузки со скоростью 1 Вт/с до 300 Вт, 10- нагрузке 180 Вт;
Ряд 4 – при нагрузке 240 исследования в покое после выполнения Вт;
Ряд 5 – при нагрузке 300 Вт. физической нагрузки).
Прямоугольником обозначено время выполнения физической нагрузки.
Эти данные свидетельствуют об изменении регуляции кардиореспираторной системы, которые заключаются в преждевременной интенсификации внешнего дыхания ещё до увеличения физической нагрузки, что позволяет снизить величину кислородного долга при субмаксимальной нагрузке. Это проявлялось в снижении уровня МОД на высоте нагрузки, где дыхание становится менее эффективным, а увеличение МОД достигается не за счет роста глубины, а за счет увеличения частоты дыхания. Снижение эффективности дыхания подтверждают сделанные нами расчеты коэффициентов уравнений регрессий между дыхательным объемом и частотой дыхания (рис. 8).
Были получены статистически значимые различия по коэффициентам уравнения регрессии на нагрузках низкой и высокой интенсивности. Так, при увеличении мощности нагрузки до 200 Вт увеличение МОД происходило за счет роста дыхательного объема и частоты дыхания. При увеличении мощности физической нагрузки до 250-300 Вт увеличение МОД происходило преимущественно за счет роста частоты дыхания, поскольку увеличение объема было в этих условиях максимально возможным. При этом коэффициент уравнения регрессии между ДО и ЧД снижался в 2 раза с 0,0088 ед. до 0,0045 ед.
0, 0, 0, Коэфф. ур-нения регрессии ЧД-ДО (ед) 0, Коэфф. ур-нения регрессии ЧД-ДО (ед) 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 50 100 150 200 250 300 1 Нагрузка (Вт) Мощность нагрузки А Б Рис. 8 (А) Динамика коэффициента уравнения регрессии между ЧД и ДО при разной мощности физической нагрузки;
(Б) Средние значения коэффициента уравнения регрессии между ЧД и ДО при разной мощности физической нагрузки 120 Вт (1) и 270 Вт (2).
Подобное явление было отмечено в работах Маршака М.Е. (1969) при высоких величинах МОД во время вдыхания значительных концентраций СО2. Уменьшение эффективности легочной вентиляции при высоких значениях МОД во время физической нагрузки показано также в работах Бреслава И.С. (2001, 2003).
Уменьшение эффективности внешнего дыхания при повторном выполнении физической нагрузки было менее выражено. Во время пятого повторения процедуры выполнения физической нагрузки за счет снижения МОД на высоте нагрузки коэффициент уравнения регрессии между ДО и ЧД увеличился с 0,0045 во время первого выполнения нагрузки до 0,006 ед. во время пятого её повторения.
Изменение эффективности внешнего дыхания отразилось на параметрах газообмена. Во время выполнения физической нагрузки потребление кислорода увеличивалось на малых мощностях с каждым её повторением, что позволило снизить кислородный долг и ускорить процессы восстановления. На рис. 9 приведена динамика дыхательного коэффициента, который отражает соотношение выделяемого углекислого газа и потребляемого кислорода на разных этапах тренировки. Хорошо видно, что в начале процесса восстановления после субмаксимальной физической нагрузки значения ДК снижаются с каждым последующим тренировочным циклом, что отражает снижение выброса в постнагрузочном периоде СО2 из-за накопления недоокисленных продуктов обмена.
2, Ряд Ряд Ряд 1, ДК (ед) 0, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Этапы исследований Рис. 9. Динамика дыхательного коэффициента (ДК) на разных этапах эксперимента.
Обозначения: по оси абсцисс – этапы исследования: (1-3) – покой, сидя;
4-8 – физическая нагрузка нарастающей интенсивности 1Вт/с до 300 Вт.;
9-14 – восстановление после физической нагрузки. Ряд 1 – первое обследование;
пунктирные линии – 4-е и 5-е обследования.
Мышечная масса в этих условиях играет роль своеобразного демпфера для кислых продуктов обмена, образующихся в условиях высоких нагрузок при формировании кислородного долга. В наших исследованиях лица с разной мышечной массой выполняли физическую нагрузку субмаксимальной мощности. Динамика дыхательного коэффициента, полученная в этих исследованиях, приведена на рис. 10. Хорошо видно, что с увеличением массы тела обследуемых снижаются изменения ДК во время физической нагрузки, вместе с тем увеличиваются значения ДК в период восстановления.
1, 1, 1, 1,3 100 кг 1,2 90 кг ДК (ед) 1,1 80 кг 1 70 кг 0,9 60 кг 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 7 8 Этапы исследований Рис. 10. Динамика дыхательного коэффициента у обследуемых с разной массой тела.
Обозначения: прямоугольник на оси абсцисс – время выполнения физической нагрузки.
В связи с этим, проявление симптомов кислородного долга у лиц с большой мышечной массой как бы отсрочено вследствие связывания образующихся недоокисленных продуктов обмена буферными системами тканей без существенного изменения рН крови в период физической нагрузки. В то же время в период восстановления недоокисленные продукты обмена вызывают вымывание СО2 из тканей для компенсации метаболического ацидоза, что и объясняет увеличение ДК до значительных величин.
Выполнение интенсивных физических нагрузок всегда сопряжено с увеличением функции кардиореспираторной системы и значительным ростом потребления кислорода. При этом, сниженное напряжение кислорода во вдыхаемом воздухе может являться лимитирующим фактором в выполнении физических нагрузок (Агаджанян Н.А., 1986, 2009). Кроме этого, трудности прямого определения максимального потребления кислорода у нетренированных лиц отсутствуют при выполнении нагрузок в условиях гипоксии.
В третьей серии исследований мы провели изучение функции внешнего дыхания и газообмена при выполнении нарастающей физической нагрузки в условиях гипоксии.
Полученные данные представлены в таблицах 2 и 3 и на рис. 11.
Анализ динамики легочной вентиляции свидетельствует, что при дыхании атмосферным воздухом и гипоксическими газовыми смесями в покое никакой разницы не выявлено, что объясняется невозможностью увеличения минутного объема дыхания (МОД) из-за развивающейся при этом гипокапнии (Агаджанян Н.А. и др., 1986). При выполнении физической нагрузки низкой и средней интенсивности, в условиях выработки повышенных количеств эндогенной углекислоты, МОД при дыхании гипоксическими газовыми смесями существенно выше, чем при дыхании атмосферным воздухом, но при выполнении субмаксимальных нагрузок значения МОД практически идентичны независимо от состава вдыхаемого воздуха.
Таблица Динамика минутного объема дыхания (л/мин) в покое и при выполнении нарастающей физической нагрузки при дыхании атмосферным воздухом и гипоксическими газовыми смесями (М+m) Парциальное давление О2 во вдыхаемом воздухе (мм. рт. ст.) Время (мин) 160 О2 110 О2 85 О Покой 10 ± 1,2 13,2 ± 1,2 13,8 ± 1, 11,2 ± 1,1 13,7 ± 1,2 13,6 ± 1, Физическая нагрузка 11,8 ± 1,1 22,3 ± 1,5 23,3 ± 1, 27,5 ± 2,0 30,4 ± 2,1 35,1 ± 2, 38,9 ± 2,2 48,7 ± 2,5* 55,2 ± 2,6* 55,3 ± 3,1 68,7 ± 3,6* 67,5 ± 2,7* 74,9 ± 4,1 73 ± 4, Восстановление 46,9 ± 2,3 45,8 ± 2,1 32,9 ± 1,8* ° 12,9 ± 1,1 22,1 ± 1,3* 13,6 ± 1,5° ° 14,2 ± 1,0 16,1 ± 1,2 12,6 ± 1, 12 ± 1,3 11,9 ± 0,9 12,1 ± 1, 10 ± 1,5 12,4 ± 1,2 9,9 ± 1, Примечание: знаком * отмечены достоверные различия (p0,05) между значениями, полученными при дыхании атмосферным воздухом и гипоксическими газовыми смесями.
При сравнении величин потребления кислорода разница выявлена при выполнении нагрузок низкой интенсивности (50-60 Вт) и при максимальных нагрузках (240-300 Вт). В покое до выполнения физической нагрузки и в период восстановления после неё, разница в потреблении кислорода практически отсутствовала за исключением первых 5 минут восстановления (рис. 11).
Максимальное потребление кислорода (МПК) при дыхании атмосферным воздухом в наших исследованиях не определялось, в то же время при дыхании гипоксическими газовыми смесями при рО2 = 110 и тем более при рО2 = 85 мм. рт. ст. четко фиксировалось МПК.
Таблица Динамика потребления кислорода в покое и при выполнении нарастающей физической нагрузки при дыхании атмосферным воздухом и гипоксическими газовыми смесями (М+m) Парциальное давление О2 во вдыхаемом воздухе (мм. рт. ст.) Время (мин) 160 О2 110 О2 85 О Покой 280 ± 10 207 ± 15 135 ± 293 ± 12 373 ± 19 283 ± Физическая нагрузка 770 ± 28 616 ± 30 471 ± 26* ° 1115 ± 35 1030 ± 48 916 ± 1541 ± 38 1502 ± 52 1551 ± 1809 ± 42 1973 ± 61 1424 ± 56* ° 2546 ± 56 2071 ± 74* Восстановление 710 ± 35 827 ± 38* 709 ± 31°° 337 ± 23 432 ± 34* 537 ± 28* ° 280 ± 21 310 ± 26 208 ± 292 ± 17 268 ± 22 268 ± 280 ± 23 264 ± 28 237 ± Примечание: знаком ° отмечены достоверные различия (p0,05) между значениями, полученными при дыхании гипоксическими газовыми смесями с рО2 = 110 и рО2 = мм. рт. ст.
Оценивая обеспечение выполняемой нагрузки кислородом по значениям дыхательного коэффициента (ДК), следует отметить, что в покое разница регистрируется только на первой минуте дыхания гипоксическими газовыми смесями (рис.11).
Уже на второй минуте дыхания значения ДК не отличаются независимо от состава вдыхаемого воздуха. При выполнении физической нагрузки ДК повышается с уменьшением рО2 во вдыхаемом воздухе наиболее существенно при рО2 = 85 мм. рт. ст. достигая значений 1.5 ед.
Построение уравнений регрессии зависимостей рО2 во вдыхаемом воздухе – ДК при физической нагрузке свидетельствует, что пороговая величина рО2, когда наблюдается существенный рост ДК, составляет 110-130 мм. рт.
ст., что совпадает со значениями рО2 на высотах, где человек может успешно адаптироваться без ущерба для состояния здоровья (Агаджанян Н.А., 1976;
Колчинская А.З., 2003 и др.). Независимо от состава вдыхаемых газовых смесей темп восстановления ДК после физической нагрузки примерно равный.
2, 2, 1,50 160 О ДК (ед) 110 О 85 О 1, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Этапы обследования Рис. 11. Динамика дыхательного коэффициента (ДК) у обследуемых при дыхании атмосферным воздухом и гипоксическими газовыми смесями в покое (1-4 и 10-14 этапы обследования) и при выполнении физической нагрузки (5-9 этапы обследования).
Обозначения: прямоугольником внизу рисунка отмечено время выполнения физической нагрузки;
справа от рисунка приведены обозначения, соответствующие составу вдыхаемого воздуха;
линиями даны усредненные значения: сплошная – дыхание атмосферным воздухом, короткий пунктир – рО2 = 110 мм. рт. ст., длинный пунктир – рО2 = 85 мм. рт. ст.
Следовательно, при вдыхании гипоксических газовых смесей при выполнении физической нагрузки возрастает легочная вентиляция и снижается максимальное потребление кислорода, которое можно определить прямым методом у нетренированных лиц. Пороговая величина рО2 во вдыхаемом воздухе, за которой следует метаболический ацидоз, составляет 110-130 мм. рт. ст.
Таким образом, исследование антропометрических различий в студенческих популяциях, наряду с другими, позволяет адекватно выделять контингент лиц, предрасположенных к занятиям спортом.
Исследование с повторяющимися физическими нагрузками показало, что адаптация к физическим нагрузкам начинается с изменения реагирования кардиореспираторной системы в период врабатывания и по окончании нагрузки. Мышечная масса при этом демпфирует изменения реакции кардиореспираторной системы во время физической нагрузки вследствие связывания недоокисленных продуктов обмена. Применение гипоксических газовых смесей вызывает интенсификацию функционирования кардиореспираторной системы, что делает возможным определение максимального потребления кислорода при субмаксимальных нагрузках у нетренированных лиц.
Выводы 1. В результате проведения комплексного физиологического исследования выявлены функциональные особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы студентов в зависимости от антропометрических показателей. Установлено, что модальные значения длины и массы тела в популяции студентов составляют 167±2.5 см и 57±2.3 кг и 179±2.7 см и 68±2.8 кг у девушек и юношей соответственно. При этом весоростовой показатель, соответствующий наибольшим значениям физической работоспособности, составлял 380-420 гр/см у юношей и 360- гр/см у девушек, что не совпадает с модальными значениями весоростового показателя и смещено в сторону больших значений массы и длины тела.
2. Показано, что группы обследуемых в студенческих популяциях, где прослеживается минимальная зависимость антропометрических показателей друг от друга, в частности весоростового показателя от массы тела, являются наиболее перспективными с точки зрения привлечения этих студентов к занятиям спортом, особенно видами, где требуется высокая физическая работоспособность.
3. Установлено, что с увеличением весоростового показателя доля высокочастотных ритмов ВСР в общем спектре возрастает на 5-10%, а доля низкочастотных ритмов снижается на 10-12%. Это свидетельствует об увеличении роли дыхательного и уменьшении роли вазомоторного компонентов в регуляции сердечной деятельности у лиц с большими значениями отношения масса тела/длина тела.
4. При изучении динамики показателей кардиореспираторной системы у студентов на начальном этапе тренировочного процесса установлено, что при выполнении повторяющейся физической нагрузки, нарастающей со скоростью 1Вт/с до мощности 300 Вт, происходит увеличение фоновых значений легочной вентиляции на 35-40% и снижение МОД на 18-20% при максимальных значениях нагрузки. При этом наибольшие изменения МОД наблюдаются в момент начала выполнения физической нагрузки и в начале восстановительного периода.
5. Выявлено, что мышечная масса играет роль демпфера для кислых продуктов обмена, образующихся в условиях интенсивных физических нагрузок при формировании кислородного долга.
Показано, что с увеличением массы тела обследуемых снижаются изменения ДК во время физической нагрузки, вместе с тем увеличиваются значения ДК в период восстановления.
6. Показано, что при вдыхании гипоксических газовых смесей при выполнении физической нагрузки возрастает легочная вентиляция и снижается максимальное потребление кислорода, которое можно определить прямым методом у нетренированных лиц. Пороговая величина рО2 во вдыхаемом воздухе, за которой следует метаболический ацидоз, составляет 110-130 мм. рт. ст.
Практические рекомендации В практике определения максимального потребления кислорода целесообразно использовать дыхание гипоксическими газовыми смесями при выполнении физической нагрузки. При этом возрастает легочная вентиляция и снижается максимальное потребление кислорода, которое можно определить прямым методом у нетренированных лиц. Пороговая величина рО2 во вдыхаемом воздухе, за которой следует метаболический ацидоз, составляет 110-130 мм. рт. ст.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Батоцыренова, Т.Е. Использование ЭВМ в целях индивидуализации учебного процесса по физическому воспитанию студентов / Т.Е. Батоцыренова, В.Г.
Заботин, С.В. Иванов, Ю.Г. Кандауров // Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы: тез. докл. IV межунивер. науч.-метод. конф. - Краснодар, 1996. - С. 53.
2. Батоцыренова, Т.Е. Повышение физической активности студентов с использованием индивидуальной компьютерной программы / Т.Е.
Батоцыренова, С.В. Иванов, В.Г. Заботин, А. Нанди // Здоровье студентов: сб.
тез. междун. науч.-практ. конф. 17.11.99 г. - М.: РУДН, 1999. - С. 110-111.
3. Заботин, В.Г. Повышение интереса у студентов к занятиям по физическому воспитанию с использованием индивидуальной компьютерной программы / В.Г. Заботин, С.В. Иванов, Т.Е. Батоцыренова // Совершенствование методов развития физических качеств: межвуз. сб. науч. работ. - Владимир: ВГПУ, 2000.
- С. 58-60.
4. Агаджанян, Н.А. Исследование адаптационных возможностей студентов / Н.А.
Агаджанян, Л.Т. Сушкова, Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов // Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы: материалы междун. конф. М.: МГУ, 2002. - часть Ш. – С. 146-147.
5. Агаджанян, Н.А. Донозологическая оценка уровня здоровья студентов / Н.А.
Агаджанян, Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов, Л.Т. Сушкова // Вуз, здоровье, интеллект: педагогические, биоинформационные и оздоровительные технологии: материалы II междун. науч.-практ. конф. - Волгоград, 2003. - С.
380-382.
6. Батоцыренова, Т.Е. Здоровье как способность организма адаптироваться к условиям окружающей среды / Т.Е. Батоцыренова, Л.Т. Сушкова, С.В. Иванов // материалы науч.-техн. конф. преподавателей, сотрудников и аспирантов ФРЭМТ – Владимир, 2003. - С. 181-183.
7. Агаджанян, Н.А. Эколого-физиологический подход в изучении состояния здоровья студентов / Н.А. Агаджанян, Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов // Университеты и общество. Сотрудничество университетов в ХХ1 веке: сб.
тезисов Второй междун. конф. университетов. - М.:МАКС Пресс, 2003. - С. 466 467.
8. Батоцыренова, Т.Е. Современные подходы к формированию культуры здоровья у студентов / Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов // Проблемы теории и практики физического воспитания и спорта молодежи: труды науч.-практ. конф. Владимир, 2004. - С. 23-25.
9. Агаджанян, Н.А. Исследование вариабельности сердечного ритма у студентов, занимающихся экстремальными видами спорта / Н.А. Агаджанян, Т.Е.
Батоцыренова, С.В. Иванов, Н.М. Магомедов // Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы:
материалы междун. конф. - М.: УРАО, 2004. – Ч. 2. - С. 59-60.
10. Батоцыренова, Т.Е. / Сравнительная характеристика динамики показателей вариабельности сердечного ритма в условиях экзаменационного и соревновательного стресса / Т.Е. Батоцыренова, В.И. Карпов, С.В. Иванов, В.В.
Пулина // Здоровье и образование в ХХ1 веке: материалы Шестой междун.
науч.-практ. конф. - М.: Изд-во РУДН, 2005. - С. 69.
11. Агаджанян, Н.А. Соревновательный стресс у представителей различных видов спорта по показателям вариабельности сердечного ритма / Н.А. Агаджанян, Т.Е.
Батоцыренова, Ю.Н. Семенов, С.В. Иванов, А.Н. Кислицын // Теория и практика физической культуры и спорта. - 2006, № 1, С. 2-4.
12. Батоцыренова, Т.Е. Уровень напряжения регуляторных систем в условиях соревнований у спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса по показателям вариабельности сердечного ритма / Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов, Н.М. Магомедов, А.Ю. Абрамов. // Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы:
материалы междун. конф. - М.: МГУ, 2006. - Ч.2. - С. 179-182.
13. Батоцыренова, Т.Е Количественная оценка уровня стресса по показателям вариабельности сердечного ритма у студентов в условиях экзаменационной сессии и спортивных соревнований / Т.Е. Батоцыренова, Л.Т. Сушкова, С.В.
Иванов // Функциональное состояние и здоровье человека: материалы Всероссийской научн.-практ. конф. – Ростов-на-Дону, 2006. – С. 75-77.
14. Семенов, Ю.Н. Контроль функционального состояния человека математическими методами / Ю.Н. Семенов, Т.Е. Батоцыренова, А.Е. Северин, С.В. Иванов // Адаптационная физиология и качество жизни: проблемы традиционной и инновационной медицины: материалы междун. симпозиума. – М.: РУДН, 2008. - С. 461-462.
15. Агаджанян, Н.А. Особенности вегетативной регуляции кардиореспираторной системы у представителей различных этнических групп Забайкалья по показателям вариабельности сердечного ритма / Н.А. Агаджанян, Т.Е.
Батоцыренова, А.Е. Северин, Ю.Н. Семенов, С.В. Иванов // Технологии живых систем, 2008, № 4, С. 3-6.
16. Батоцыренова, Т.Е. Оценка уровня здоровья студентов в условиях повседневной учебы методами донозологической диагностики / Т.Е. Батоцыренова, С.В.
Иванов, Ю.Н. Семенов // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии:
доклады 8-й междун. научн.-техн. конф. – Владимир, 2008. – С. 292-294.
17. Батоцыренова, Т.Е. Мониторинг состояния физического здоровья студентов / Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов, Ю.А. Миронова, Н.Д. Суслов, В.В. Брусов // Эколого-физиологические проблемы адаптации: материалы Х1У междун.
симпозиума. - М.: РУДН, 2009. - С. 75-76.
18. Батоцыренова, Т.Е. Уровень здоровья студентов 1 курса ВлГУ по данным донозологических исследований / Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов, Ю.А.
Миронова, Н.Д. Суслов, В.В. Брусов // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2009, № 6, С. 27-30.
19. Северин, А.Е. Выполнение физической нагрузки в условиях гипоксии / А.Е.
Северин, Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов // Физическая культура:
воспитание, образование, тренировка. - 2009, № 6, С. 62-64.
20. Батоцыренова, Т.Е. Мониторинг физического здоровья студентов Владимирского государственного университета / Т.Е. Батоцыренова, С.В.
Иванов, Ю.А. Миронова, Н.Д. Суслов, Т.В. Косарева, Н.М. Магомедов // Современные подходы к совершенствованию физического воспитания и спортивной деятельности учащейся молодежи: материалы междун. науч. методич. конф., посвященной 45-летию кафедры физического воспитания ВлГУ, 20-22 октября 2009 г., г. Суздаль. - Владимир, 2009. – С. 30-34.
21. Батоцыренова, Т.Е. Скрининговые обследования методами донозологической диагностики в рамках мониторинга физического здоровья студентов / Т.Е.
Батоцыренова, С.В. Иванов, Н.Д. Суслов, Ю.И. Громов, Н.Ю. Миронычева, Л.А. Романова, Н.М. Магомедов // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ-2010: материалы 1Х междун. конф. с элементами научной молодежной школы. – Владимир, 2010. – С. 576-577.
22. Батоцыренова, Т.Е. Мониторинг состояния физического здоровья студентов в условиях вуза / Т.Е. Батоцыренова, С.В. Иванов, Н.Д. Суслов // Физическая культура и здоровье студентов вузов: материалы V1 Всероссийской науч.-практ.
конф., 29 января 2010 г. - С-Пб.: СПбГУП, 2010. - С. 133-134.
23. Батоцыренова, Т.Е. Мониторинг физического здоровья студентов. Т.Е.
Батоцыренова, С.В. Иванов, Ю.А. Миронова // ХХ1 съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова: тезисы докладов. – М.-Калуга: Типография ООО «БЭСТ-принт», 2010. - С. 52.
Иванов Сергей Викторович (Россия) ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕАКЦИИ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМИ РОСТОВЕСОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НА НАРАСТАЮЩУЮ ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ Представлены результаты комплексного физиологического исследования функциональных особенностей адаптивных реакций кардиореспираторной системы студентов в зависимости от антропометрических показателей при выполнении субмаксимальных физических нагрузок и при дыхании гипоксическими газовыми смесями Ivanov Sergey Victorovich (Russia) THE RESEARCH OF THE CARDIORESPIRATORY SYSTEM REACTION OF THE STUDENTS WITH DIFFERENT STATURE AND WEIGHT CHARACTERISTICS TO GROWING EXERCISE STRESS The results of the complex physiological research of functional characteristics of the students cardiorespiratory system adaptive reactions owing to anthropometric indexes while submaximum exercise stress performing and hypoxic gaseous mixtures breathing are given.
Подписано в печать 29.12.10.
Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 1,49. Тираж 100 экз.
Заказ Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.