Диагностика функционального состояния организма спортсменов

 

Антонов А.А.

ГОУДПО РМАПО, кафедра анестезиологии и реаниматологии, Москва

Введение. Для оценки общего функционального состояния организма (ФСО) спортсменов существует множество тестов, которые основаны на анализе показателей сердечно-легочной системы под влиянием значительных физических нагрузок. Это тестирование имеет множество недостатков, а именно:

- Полное тестирование занимает 2 дня, перед которыми должен быть день отдыха.
- Нарушается привычный план подготовки к соревнованиям.
- Проводится в начале и конце спортивного сезона и во время соревновательных пауз.
- Отсутствует четкое заключение об уровне спортивной формы.
- Не выявляет острые и хронические болезни.
- Не проводится после или во время болезни или травмы.
- Для каждого вида спорта имеются свои нагрузочные пробы.
- Ограничение возраста (15-40 лет).

Спортсмену и тренеру крайне необходимо иметь объективную информацию об уровне ФСО в любой период тренировочно-соревновательного цикла, но особенно непосредственно перед соревнованиями. То есть существует острая необходимость в такой технологии оценки ФСО, которая бы исключала вышеперечисленные недостатки.

Функциональное состояние организма (ФСО). Этот термин часто используется в литературе. Однако определение ФСО отсутствует в Большой Медицинской Энциклопедии и каких-либо руководствах по физиологическим наукам.

Термин «функциональное состояние» широко используется физиологами при оценке какой-либо биологической системы, например, дыхательной, сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной и т. д. Исходя из определения физиологии как науки, изучающей жизнедеятельность целостного организма, его частей и взаимодействие его с окружающей средой, можно полагать, что наряду с функциональным состоянием «частей организма» существует категория функционального состояния целостного организма или ФСО.

Отсутствие в физиологической науке определения термина ФСО связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, с недостаточностью наших знаний об интегральной деятельности организма и отсутствием методов её контроля. Во-вторых, — с уклоном современных исследований в сторону изучения частностей. [1,2].

Проблема определения термина «ФСО» тесно переплетается с терминологическими спорами вокруг понятия «здоровье». Эти термины, по сути, являются синонимами. Поэтому системный анализ категории «здоровье» позволяет приблизиться к пониманию термина «ФСО».

Наиболее распространенными терминами для определения понятия «здоровье» являются: «работоспособность», «трудовая деятельность», «физические способности».

Эти термины означают возможность функционирования в определенных условиях внешней среды, то есть характеризуют устойчивость гомеостатических показателей при воздействии различных по силе внешних факторов.

Таким образом, можно сказать, что ФСО — это интегральная характеристика состояния здоровья, отражающая уровень функционального резерва, который может быть израсходован на адаптацию.

Разработка критериев оценки функционального состояния и адаптационных резервов организма необходима для оптимизации физического воспитания и спортивной подготовки различных контин-гентов населения, и клиницисты уже разрабатывают концепции «интегральной медицины» [3].

Президент Международного союза по физиологическим наукам Э.Р.Вейбл (1998) отметил, что одной из главных задач физиологической науки 21-го века является создание «новой интегральной физиологии» [1].

Из всего вышеупомянутого понятен подход к созданию методов оценки ФСО. В связи с чем мы разработали критерии идеальной оценки ФСО у спортсменов. Оценка ФСО должна:

- Быть интегральной (системной, одновременной, многофункциональной).
- Отражать адаптивные возможности (функциональный резерв) организма.
- Формировать однозначное заключение об уровне ФСО.
- Быть безнагрузочной и универсальной (для любого вида спорта).
- Проводиться в любой период годичного цикла и занимать короткое время.
- Не иметь противопоказаний при болезнях или травмах.
- Выявлять острые и хронические болезни.
- Не иметь ограничения возраста.

Физиологические основы перестройки ФСО спортсменов

В организме спортсмена под влиянием многолетних тренировочных и соревновательных нагрузок происходит функциональная перестройка. Наиболее всего она заметна в перестройке мышечно-суставного аппарата. Первостепенным фактором, лимитирующим работу мышц, является функциональное состояние сердечно-сосудистой системы (ССС) [4, 5].

Под влиянием физической нагрузки в ССС происходят как мгновенные, так и долговременные изменения. Все эти изменения, в конечном счете, направлены на достижение оптимального обеспечения всего организма энергией. Поэтому при нагрузочном тестировании спортсменов наиболее универсальным и интегральным является показатель максимального потребления кислорода (МПК), отражающий функциональные возможности сердечнососудистой и дыхательной систем в энергообеспечении всего организма во время максимальной физической нагрузки.

Исследования доказывают, что во время физических упражнений наблюдается выраженная корреляция между общим размером сердца (гипертрофия в покое), объемом физической работы, МПК, минутный объем крови (МОК) и ударный объем (УО) [5, 6]. Причем, чем выше квалификация спортсмена в циклических видах спорта, тем больше МПК и больше увеличение УО [7].

В формировании УО имеют большое значение объем циркулирующей крови, сократимость миокарда, артериальное давление (АД), сосудистое сопротивление, время изоволемического сокращения (PEP) и время изгнания левого желудочка (VET) [8].

Регулярные продолжительные спортивные тренировки ведут к нарастанию массы сердца, что сопровождается увеличением конечного диастолического объема левого желудочка (КДО), гипертрофией межжелудочковой перегородки и задней стенки левого желудочка [6].

Гипертрофия миокарда у спортсменов ведет к увеличению УО, большому максимальному МОК и низкой ЧСС в покое. За счет этого удлиняется время диастолы, как в спокойном состоянии, так и во время субмаксимальных физических нагрузок, что улучшает перфузию миокарда [9].

Повышенные мышечные нагрузки вызывают пролиферацию капилляров в скелетных и сердечной мышцах с увеличением количества капилляров и их размеров, что ведет к увеличению капиллярного кровотока, объема циркулирующей крови и доставки кислорода (D02) [10].

Физиологические изменения ССС зависят от вида спорта, интенсивности и объема тренировок, количества лет занятия спортом, пола, возраста, генетических факторов и размеров тела [11].

Для сглаживания вариаций размеров тела принято индексировать абсолютные показатели ССС (УО, МОК, КДО, DO2) площадью поверхности тела, которая вычисляется исходя из роста, веса и пола. И тогда УО превращается в ударный индекс (УИ), МОК — в сердечный индекс (СИ), КДО — в конечный диастолический индекс (КДИ), a DO2 — в индекс доставки кислорода (DO2I).

Материалы и методы

Объективная оценка отдельных систем организма с помощью всевозможного мониторного диагностического оборудования давно и широко применяется в клинической медицине. Интегральный подход в оценке ФСО реализован в современном многофункциональном аппаратном мониторинге с помощью «Системы интегрального мониторинга «Симона 111», предназначенного для неинвазивно-го измерения различных физиологических показателей центральной и периферической гемодинамики, транспорта и потребления кислорода, функции дыхания, температуры тела, функциональной активности мозга, активности вегетативной нервной системы и метаболизма. «Симона 111» применяется в кардиологии, пульмонологии, функциональной диагностике, спортивной медицине, анестезиологии и реаниматологии [2].

С помощью аппаратно-программного комплекса «Симона 111», в состав которого входит импе-дансный компьютерный кардиограф, мы провели более 900 медицинских обследований спортсменов (юноши, молодежь и взрослые из сборных команд РФ и г. Москвы) из 21 -го вида спорта: лыжное двоеборье, лыжные гонки, горные лыжи, шорт-трек, фристайл, сноуборд, скелетон, бобслей, сани, кер-линг, хоккей женский, прыжки на лыжах с трамплина, теннис, футбол, волейбол, плавание, триатлон, велоспорт-трек, тяжелая атлетика, борьба греко-римская, академическая гребля.

В настоящей публикации мы приводим в качестве примера результаты оценки ФСО у 8-ми активно тренирующихся и выступающих в соревнованиях мастеров спорта по лыжным гонкам. Женщин 4 человека, мужчин 4 человека, возраст 19—24 года. Первое обследование проводили в утренние часы (10-30 — 12-00 ч.), до тренировки, за 2—3 дня до соревнований (начало марта 2010 г.), т.е., примерно, за месяц до окончания лыжного соревновательного сезона. Второе обследование проводили в то же самое время суток перед началом летнего тренировочного сбора (после отпуска) в июне 2010 г.

Оценка ФСО проводилась по 3-м новым интегральным показателям, в состав которых входят ранее известные функциональные показатели ССС:

ВОЛ — волемический статус, преднагрузка левого желудочка, объем циркулирующей крови. Норма 0±20%. При гиповолемии <-20%. При гиперволемии >20%.

ИСИ — индекс состояния инотропии (l/сек2). Норма зависит от пола и возраста. Характеризует максимальное ускорение крови при выбросе из левого желудочка в аорту. Увеличивается при улучшении и снижается при ухудшении сократимости миокарда.

ИСМ — индекс сократимости миокарда (103* l/сек). Норма зависит от пола и возраста. Характеризует среднюю скорость выброса крови из левого желудочка в аорту. Увеличивается при улучшении и снижается при ухудшении сократимости миокарда.

ИНО — инотропия — сократимость левого желудочка. Норма 0±20%. При гипоинотропии <-20%. При гиперинотропии >20%. Увеличивается при улучшении и снижается при ухудшении сократимости миокарда.

ФВ — фракция выброса левого желудочка. Норма 60±3%.

ПИПСС — пульсовой индекс периферического сосудистого сопротивления (10~3*дин*сек/см5/м2). Характеризует постнагрузку (периферическое сосудистое сопротивление).

УИРЛЖ — ударный индекс работы левого желудочка (г*м/уд/м2). Норма зависит от пола, возраста и температуры тела. Отражает суммарный баланс волемического статуса и сократимости левого желудочка. Коррелирует с работоспособностью.

КДИ — конечный диастолический индекс левого желудочка (мл/м2). Норма зависит от пола и возраста. При нормоволемии низкий КДИ отражает сниженную диастолическую функцию левого желудочка. При улучшении этой функции КДИ увеличивается.

АДср — среднее артериальное давление (мм рт.ст.). Норма связана с возрастом. Отражает давление крови внутри капилляров — гемодинамически значимое давление крови.

УИ — ударный индекс (мл/удар/м2). Норма зависит от пола, возраста и температуры тела. Определяет вместе с АДср гемодинамический статус индивидуума.

СИ — сердечный индекс (л/мин/м2). Норма зависит от пола, возраста и температуры тела. Отражает объем перфузионного кровотока крови. Коррелирует с работоспособностью.

ЧСС — частота сердечных сокращений (1/мин).

DO2I — индекс доставки кислорода (мл/мин/м2). Прямо пропорционально зависит от содержания кислорода в артериальной крови (СаО2) и перфузионного кровотока (СИ). Коррелирует с работоспособностью.

ИБ — интегральный баланс. Норма 0+100%. Представляет собой сумму %-ных отклонений от нормы всех вышеуказанных показателей. Чем больше отклонение в отрицательную сторону, тем меньше адаптационные возможности ССС к физическим нагрузкам. У пациентов в критических состояниях может снижаться до минус 700%. Чем больше отклонение в положительную сторону, тем больше адаптационный резерв (АР) ССС. У спортсменов высокого уровня в спокойном состоянии на пике спортивной формы может достигать 300-700%, а сразуже после соревнований или изнурительных тренировок может опускаться до минус 400%, но в течение нескольких часов или суток снова возвращается на прежний уровень. По ИБ можно судить об эффективности восстановительных мероприятий и физиологической стоимости нагрузки.

КР— кардиальный резерв. Норма 5±1 у.е. Отражает соотношение продолжительности фаз сердечного цикла (время диастолы, PEP, VET). У больных в критических состояниях снижается до единицы. У хорошо тренированных спортсменов в спокойном состоянии может достигать десяти, а при максимальных физических нагрузках может снижаться до единицы. КР при физических нагрузках расходуется (уменьшается) для поддержания высокого ИБ. После соревнований или тренировок КР всегда ниже, чем у отдохнувшего спортсмена. Т.е. КР, как и ИБ, отражает физиологическую стоимость нагрузки. При увеличении КР увеличивается и АР.

АР— адаптационный резерв. Норма 500± 100 у.е. Отражает суммарный баланс ИБ и КР У спортсменов высокого уровня в спокойном состоянии на пике спортивной формы может достигать 1500 у. е. Сразу же после соревнований или изнурительных тренировок АР может снижаться до 200 у.е., но в течение нескольких часов или суток снова возвращается на прежний уровень. У больных, находящихся в критическом состоянии, может снижаться до 50 у.е.

Результаты

Таблица Интегральные показатели ФСО лыжников

Женщины
Показатель	Норма	1		2		3		4
		Март	Июнь	Март	Июнь	Март	Июнь	Март	Июнь
ИБ	0±100	281	259	406	329	334	318	389	270
КР	5±1	9,41	9,16	6,60	5,82	6,91	6,50	6,57	6,23
АР	500±100	1205	1153	928	774	922	857	913	791
Мужчины
Показатель	Норма	5		6		7		8
		Март	Июнь	Март	Июнь	Март	Июнь	Март	Июнь
ИБ	0±100	355	236	432	347	451	375	387	286
КР	5±1	8,41	7,62	7,28	6,92	6,56	6,22	6,33	6,16
АР	500±100	1140	942	1043	932	952	855	878	792

У всех лыжников интегральные показатели (ИБ, КР, АР) за месяц до окончания соревновательного сезона (март) оказались значительно превышающими норму и отражали высокий уровень ФСО. При повторном обследовании, т.е. после отпуска (июнь), эти показатели заметно уменьшились, оставаясь на высоком уровне, соответствующем уровню спортивной квалификации.

Выводы

1. Разработана технология безнагрузочной оценки ФСО у спортсменов.

2. Для диагностики ФСО применяются интегральные показатели, отражающие функционирование центральной и периферической гемодинамики.

3. Аппаратно-программный комплекс «Система интегрального мониторинга «Симона 111» измеряет интегральные функциональные показатели ССС: интегральный баланс, кардиальный резерв и адаптационный резерв, — по которым можно объективно оценивать ФСО у спортсменов.

Литература

1. Вейбл Э.Р. Будущее физиологии. Физиология человека. 1998;24(4):5.

2. Судаков К.В. О путях развития физиологии в 21 веке: размышления и прогноз. Вестник российской академии медицинских наук. 1998;9:54-56.

3. Антонов А.А., Буров Н.Е. Системный аппаратный мониторинг. Вестник интенсивной терапии. 2010;3:8-12.

4. Blomqvist G., Saltin B. Cardiovascular adaptations to physical training. Ann. Rev. Physiol. 1983; 4J:169-189.

5. Ekblom B. Effect of physical training on oxygen transport system in man. Acta Physiol. Scand. 1969;(Suppl.)328:5-45.

6. Tummavuori M. Long-term effects of physical training on cardiac function and structure in adolescent cross-country skiers. A 6.5-year longitudinal echocardiographic study. Jyva..skyla.., University of Jyva..skyla... 2004; 151 p.

7. Vella C.A., Robergs R.A. A review of the stroke volume response to upright exercise in healthy subjects. Br. J. Sports Med. 2005;39:190-195.

8. Wilmore J.H. and Costill D.L. Physiology of Sport and Exercise: 3rd Edition. Champaign, IL: Human Kinetics. 2005.

9. Shephard R.J. The athlete's heart: is big beautiful? Br. J. Sports Med. 1996;30:5-10.

10. Hudlicka O. Growth of capillaries in skeletal and cardiac muscle. Circ. Res. 1982;50:451-461.

11. Pelliccia A. Determinants of morphologic cardiac adaptation in elite athletes: the role of athletic training and constitutional factors. Int. J. Sports Med. 1996;17(Suppl. 3): 157-163.