3. Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы

Сердечно-сосудистая система — важнейшее звено обеспечения нормальной жизнедеятельности организма, поддержания постоянства его внутренней среды (так называемого гомеостаза), адаптации к действию различных раздражителей.

Осуществляя кровообращение (продвижение крови по сосудам), сердечно-сосудистая система вместе с другими физиологическими системами организма обеспечивает его органы и ткани кислородом и питательными веществами. Поэтому хорошее функциональное состояние сердечно-сосудистой системы весьма важно для обеспечения высокой работоспособности двигательного аппарата и адекватной адаптации организма к физическим нагрузкам.

Заболевания сердечно-сосудистой системы и нарушения ее функции существенно лимитируют спортивную работоспособность, а некоторые из них служат прямым противопоказанием к занятиям спортом. В состоянии сердечно-сосудистой системы четко проявляются возрастные изменения и влияние тренировок (как нарастание тренированности и расширение функциональных возможностей организма, так и признаки физического перенапряжения и снижения функционального резерва).

Все это определяет значение тщательного контроля зa состоянием сердечно-сосудистой системы при решении вопросов допуска к занятиям физической культурой и спортом и в процессе занятий.

Под влиянием регулярных занятий физическими упражнениями в состоянии сердечно-сосудистой системы постепенно происходят определенные морфологические и функциональные изменения, отражающие процесс адаптации и повышение производительности кровообращения. Умеренно увеличивается объем сердца, утолщается его мышечная стенка. В состоянии мышечного покоя работа сердца становится более экономной, что проявляется в замедлении сердечных сокращений, тенденции к снижению артериального давления, замедлении кровотока, уменьшается энергетическая стоимость каждого сердечного сокращения, повышается эластичность сосудов.

Степень и быстрота развития этих изменений обусловлены рядом факторов: режимом занятий и направленностью двигательной деятельности, видом спорта, возрастом, полом, состоянием здоровья, уровнем подготовленности, индивидуальными особенностями занимающихся, режимом, методикой тренировки.

Морфофункциональная перестройка кровообращения под влиянием регулярных занятий физическими упражнениями значительно расширяет его функциональные возможности, повышает устойчивость сердца к действию физических и эмоциональных нагрузок, способствует предупреждению заболеваний.

Тренированное сердце способно значительно усилить свою деятельность при физических нагрузках: частота сердечных сокращений (ЧСС) при больших нагрузках может повыситься до 180—200 ударов в минуту (редко более), артериальное давление (АД) — до 200 и более мм рт. ст., систолический объем сердца увеличиться до 150—200 мл, минутный — до 30—40 л, поглощение кислорода — до 5 л, скорость кровотока — в 3—4 раза, увеличивается и скорость изгнания крови из сердца. Увеличивается количество циркулирующей крови и происходит ее перераспределение — до 80 % поступает в сосуды мышечного аппарата (примерно против 20 % в состоянии покоя) за счет уменьшения кровоснабжения внутренних органов (главным образом, брюшной полости). Во много раз увеличивается число открытых капилляров в мышцах. При всех нагрузках с ростом тренированности значительно ускоряется восстановление.

При перетренированности и перенапряжении может наблюдаться ряд отклонений в состоянии сердечно-сосудистой системы: чрезмерное увеличение размеров сердца, нарушения ритма сокращений, регуляции артериального давления; снижение сократительной способности миокарда (что четко проявляется в изменениях электрокардиограммы), ухудшение реакции на нагрузку.

Методы исследования сердечно-сосудистой системы можно условно разделить на так называемые клинические (основные методы общего врачебного исследования) и инструментальные (требующие специальной аппаратуры).

К клиническим методам исследования сердечно-сосудистой системы относятся: опрос (анамнез), осмотр, пальпация (ощупывание), перкуссия (выстукивание) и аускультация (выслушивание).

При опросе выясняют наличие жалоб: особо обратить внимание на одышку, сердцебиение, перебои (неправильный ритм сердцебиения), боли или неприятные ощущения в области сердца, за грудиной или в левой подлопаточной области, а также на быструю утомляемость. Необходимо подробней опрашивать людей среднего и пожилого возраста. Важно знать перенесенные заболевания (особенно ревматизм, ангина, инфекционные болезни) и заболевания в семье, условия жизни, нарушения режима (в частности, употребление никотина, алкоголя и пр.).

При осмотре обращают внимание на внешний вид обследуемого, цвет кожи и слизистых, наличие синюшности или резкой бледности, отеков (на ногах, под глазами и пр.). Такие симптомы могут быть при сердечных заболеваниях.

Пальпацией определяют пульсацию в области сердца и пульс (ритмические смещения стенок сосудов вследствие систолы желудочков сердца), частоту, ритм, наполнение и напряжение пульса. Пульс обычно исследуют в области лучевой артерии. При очень частом пульсе после нагрузки его частоту можно подсчитать на сонной артерии или в области сердца.

Частота сердечных сокращений — простой, но достаточно информативный показатель состояния обследуемого, степени его тренированности, нервного возбуждения, восстановления после нагрузок. У взрослого здорового человека в состоянии мышечного покоя определяется чаще всего 60—80 пульсовых ударов в минуту, у женщин и детей пульс несколько чаще, чем у мужчин. Учащение пульса называется тахикардией, замедление — брадикардией. Тахикардия может быть обусловлена тем или иным заболеванием, нервным возбуждением, переутомлением, недостаточным восстановлением после физической нагрузки или приема пищи, повышением температуры окружающей среды и другими причинами. Если у обследуемого в покое обнаруживается тахикардия, следует выяснить ее причину.

Под влиянием регулярных занятий физическими упражнениями происходит постепенное замедление сердечных сокращений, что наиболее выражено у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость. У них наблюдается брадикардия, при которой пульс соответствует 36—60 уд./мин, что зависит от ряда причин: повышения тонуса блуждающего нерва, особенностей гемодинамики и внутрисердечной регуляции, минерального обмена и пр.

При переутомлении и прекращении тренировки ЧСС увеличивается. Однако следует учитывать, что выраженная брадикардия (пульс менее 40 уд./мин) может быть проявлением не только высокой тренированности, но и определенных заболеваний, а потому такие лица нуждаются в дополнительном обследовании.

У здоровых людей пульс ритмичен. Аритмия может возникнуть при перетренированности и перенапряжении. Нередко неустойчивый ритм и его нарушения определяются в период полового созревания. В старших возрастных группах пульс реже, различные нарушения ритма вследствие возрастных изменений в сердце и различных заболеваний встречаются чаще. Если в процессе занятий физическими упражнениями обнаруживаются какие-либо нарушения ритма, обязательно электрокардиографическое исследование.

Перкуссией — выстукиванием — определяют границы сердца. Основан этот метод на различии звука над органами разной плотности — легкими и сердцем.

Аускультация — выслушивание — используется для определения характера сердечных тонов и наличия шумов в сердце. Сердечные тоны — это нормальные звуки в различные периоды работы сердца. После нагрузки тоны обычно становятся звучными, громкими. Вместе с тем приглушенные или глухие тоны могут быть и одним из признаков заболевания сердца. Лицам с такими явлениями, особенно старшего возраста, необходимо пройти тщательное обследование.

В норме сердечные шумы (дополнительные звуки в фазе систолы или диастолы) отсутствуют. Но иногда они возникают вследствие поражения сердечных клапанов или сужения отверстий, соединяющих предсердие с желудочками или последние с артериями, и служат противопоказанием к занятиям спортом.

Функциональные шумы нередко встречаются у здоровых спортсменов (примерно в 20—50 % случаев). Они не связаны с какой-либо патологией сердца, а обусловлены свойственным высокой тренированности укорочением фазы изгнания крови из сердца и усилением сердечных сокращений. Такие лица не нуждаются в каком-либо ограничении физической нагрузки. Особенно часто функциональные шумы как результат изменения гемодинамики и ускорения кровотока встречаются у подростков.

При обследовании надо точно установить природу и локализацию шума. Функциональные шумы, как правило, выслушиваются у верхушки сердца (иногда также в области проекции легочной артерии) и связаны с первым тоном сердца, т. е. являются систолическими. Они мягкие по тембру, непостоянные, исчезают либо значительно ослабевают при перемене положения тела и после физической нагрузки. Органические шумы грубее, прослушиваются постоянно, могут возникать в различных фазах систолы и в диастоле. Диастолический шум всегда указывает на патологию сердца. Аускультация проводится в состоянии покоя (в положении обследуемого стоя и лежа) и после физической нагрузки.

Для точной дифференциации функциональных шумов от органических применяется специальный метод исследования — фонокардиография.

Важным показателем состояния обследуемого служит артериальное давление.

Артериальное давление (АД) — это давление, производимое кровью на стенки сосуда. Максимальное (или систолическое) — это давление во время систолы левого желудочка, минимальное (диастолическое) — это давление в артериальных сосудах в период диастолы сердца. Первое обусловлено главным образом силой сердечных сокращений, второе — периферическим сопротивлением, состоянием стенки сосуда, вязкостью крови. Разность между систолическим и диастолическим давлением в артериях называется пульсовым давлением. Измеряется АД с помощью тонометра или сфигмоманометра.

Уровень артериального давления зависит от возраста, состояния нервной системы, сердца, сосудов и вязкости крови. Снижение давления называется гипотонией, повышение — гипертонией. В норме у здорового взрослого человека систолическое АД находится чаще всего в пределах 100—130 мм рт. ст., диастолическое — 60—80 мм рт. ст. С возрастом (в 55—60 лет) в результате изменения эластичности стенок сосудов артериальное давление нередко несколько повышается — до 145—150/90—100 мм рт. ст.

Под влиянием регулярной тренировки артериальное давление несколько снижается. У квалифицированных спортсменов, тренирующихся на выносливость, оно чаще всего не превышает 110—115/60—70 мм рт. ст., в скоростно-силовых и игровых видах спорта давление несколько выше.

Спортсмены с АД выше 130/85 мм рт. ст. нуждаются в пристальном внимании врача и дополнительном обследовании. Повышение давления при занятиях физической культурой и спортом может быть следствием различных причин: гипертонической болезни, физического и психического перенапряжения, повышенной реактивности и др., что требует специального обследования и индивидуальной оценки. Повышенное давление встречается в основном у представителей скоростно-силовых видов спорта и спортивных игр.

Спортсмены с гипотонией (АД менее 100/60 мм рт. ст.) также требуют к себе внимания, поскольку снижение давления может иметь как физиологический (например, вследствие высокой тренированности), так и патологический (при переутомлении и различных заболеваниях) характер.

При оценке уровня артериального давления у спортсменов надо иметь в виду его зависимость не только от состояния здоровья и тренированности, но и от возраста, нервного статуса, времени года, условий окружающей среды, питания и ряда других факторов.

В современной медицине используется много инструментальных методов исследования для определения размеров сердца, основных показателей гемодинамики (систолического и минутного объемов сердца, скорости кровотока, массы циркулирующей крови), сократительной способности и трофики миокарда, функций автоматизма, проводимости и возбудимости сердца, тонов и шумов, состояния периферического кровообращения.

Размеры сердца — важнейший показатель воздействия на него спорта. У спортсменов, особенно тренирующихся преимущественно на выносливость, часто наблюдается увеличение сердца за счет расширения его полостей (тоногенная дилятация) и в меньшей степени гипертрофии миокарда (утолщение мышечных волокон сердца). Объем сердца при этом находится чаще всего в пределах 750—1150 мл, против 500—800 у не занимающихся спортом лиц. У женщин сердце меньше, чем у мужчин, на 10—15 %.

Гипертрофия сердца у спортсменов — физиологический, приспособительный механизм, повышающий функциональный резерв сердца и позволяющий ему значительно увеличивать систолический и минутный объемы крови при физических напряжениях. В отличие от патологической (вызванной заболеваниями) гипертрофия сердца у спортсменов сравнительно невелика, не сопровождается снижением кровоснабжения и деструктивными изменениями сердечной мышцы. Масса сердца у спортсменов чаще всего равна 350—400 г, у не занимающихся спортом — 250—300 г.

Установлен определенный параллелизм между величиной сердца и его функциональными возможностями. Однако значительные степени расширения и гипертрофии массы тела, толщина стенки расцениваются как менее благоприятный вариант адаптации. Функционально неблагоприятно для спортсменов и так называемое малое сердце.

Степень и темпы увеличения сердца во многом обусловлены видом спорта и характером тренировки. Наиболее выражены изменения размеров сердца у спортсменов, тренирующихся с максимальным проявлением выносливости, наименее — в скоростных сложно-координированных видах спорта. У одного и того же спортсмена наибольшее увеличение сердца обнаруживается чаще всего при форсированной тренировке и перенапряжении. При прекращении тренировки увеличенное сердце подвергается обратному развитию.

При занятиях физической культурой без предельных напряжений нет необходимости в развитии гипертрофии сердечной мышцы и выраженном увеличении полостей сердца.

Динамический контроль за величиной сердца в процессе тренировки отражает ее воздействие на организм.

Основным методом определения размеров сердца до последнего времени был рентгенологический. Используются методы просвечивания (рентгеноскопия) и изображения тела сердца на рентгеновском снимке (рентгенография).

Объем сердца рассчитывается по соответствующим формулам по отношению к массе и поверхности тела.

В последние годы в практику спортивной медицины внедрен метод ультразвуковой эхокардиографии, впервые позволивший прижизненно определить толщину миокарда различных участков сердца и размер отдельных его полостей. Метод основан на отражении импульсного ультразвука тканями разной плотности и местами их соприкосновения. После преобразования в электрические сигналы звук отражается на осциллографе и может быть зарегистрирован на пленке.

С появлением этого метода возникла возможность динамических наблюдений за сердечным объемом, что весьма важно для текущей коррекции тренировочного процесса и выявления ранних признаков перегрузки.

Основные показатели гемодинамики — систолический (СО) и минутный (МО) объемы крови. СО — это количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца в аорту за одно сокращение, МО — количество крови в 1 мин (произведение СО на ЧСС). В состоянии мышечного покоя величины МО у спортсменов сравнительно невелики (3—4 л) в результате свойственного тренированным людям замедления сердечных сокращений. СО в большинстве случаев имеет тенденцию к увеличению с ростом тренированности и находится обычно в пределах 60—90 мл, иногда более. При нагрузках величины СО и МО значительно возрастают. Чем эффективнее при этом деятельность сердца, тем более МО при нагрузке обеспечивается за счет СО, а не ЧСС.

Поскольку величины СО и МО тесно связаны с массой тела, рассчитывают так называемый сердечный индекс (МО в литрах на 1 м² поверхности тела) и ударный индекс (СО в мл/мин на 1 м²).

Существует много методов определения СО, которые можно разделить на прямые (т. е. кровавые, связанные с функцией сосудов или катетеризацией сердца) и непрямые. Первые неприменимы при обследовании физкультурников и спортсменов. Из непрямых методов используют механо-, рео-, эхо-, баллистокардиографию.

Имеются и формулы для определения СО только на основании ЧСС и АД. Например, формула Старра, согласно которой

СО = 90,97 + 0,54 × Рп – 0,57 × Рд – 0,61 × В,

где Рп — пульсовое давление, Рд — диастолическое давление и В — возраст обследуемого.

Одним из информативных показателей гемодинамики является среднее артериальное давление (САД):

САД = АД_диаст. + АД_пульс./2.

При физическом утомлении оно повышается на 10—30 мм рт. ст.

Коэффициент эффективности кровообращения (КЭК):

КЭК = (АД_макс. – АД_мин) × ЧСС.

В норме КЭК = 2 600. При утомлении он возрастает.

Показателем, характеризующем функциональное состояние сердечно-сосудистой системы является также коэффициент выносливости (КВ). Этот показатель определяется по формуле Кваса:

КВ = (ЧСС × 10)/пульс. давление, где ЧСС — частота пульса, СД — систолическое давление.

Нормальное значение показателя — 16, увеличение показателя говорит об ослаблении сердечно-сосудистой системы. Уменьшение — об усилении функции.

Сократительная способность миокарда — очень важный показатель функционального состояния сердца. Здоровые тренированные люди имеют высокие показатели сократительной способности, отражающие мощные сокращения сердца и хорошее питание сердечной мышцы. При перегрузке, заболеваниях, недовосстановлении сократительная способность миокарда ухудшается. Ее можно определить с помощью ряда методов обследования — эхокардиографии, баллистокардиографии, кинетокардиографии и др. Но наиболее простым и достаточно информативным методом, получившим широкое распространение в практике спортивной медицины, является метод поликардиографии — синхронной регистрации электрокардиограммы, сфигмограммы и фонокардиограммы, что позволяет рассчитать фазы сердечного цикла, т. е. кардиодинамику.

При очень больших постоянных нагрузках и переутомлении сократительная способность миокарда снижается, что на поликардиограмме проявляется в виде так называемого синдрома острого утомления миокарда.

Контроль за изменениями поликардиограммы в процессе тренировки позволяет объективно следить за степенью утомления и восстановления и в соответствии с этим регулировать физическую нагрузку.

Электрические свойства миокарда. Электрические явления в миокарде изучаются с помощью электрокардиографии, позволяющей оценить основные его функции — автоматизм, возбудимость, проводимость и сократимость, выявить ранние признаки перенапряжения сердца и нарушения регуляции сердечной деятельности.

Регистрируются так называемые стандартные отведения (I, II, III), 6 усиленных однополюсных грудных отведений (V₁—V₆) и 3 однополюсных отведения от конечностей (АVR, AVL, AVF), что позволяет оценить изменения, происходящие в различных участках сердца.

Нормальная электрокардиограмма состоит из последовательной записи нескольких сердечных циклов в каждом отведении. В каждом цикле видны зубцы, отражающие сокращение предсердий и желудочков сердца, и ровная (изоэлектрическая) линия, записанная в период расслабления (диастолы).

При перенапряжении могут появляться различные изменения электрокардиограммы, но чаще всего — нарушения ритма сердца (неравномерное чередование сокращений). Встречаются нарушения ритма, которые называются экстрасистолиями. Изменения ЭКГ служат одним из самых ранних признаков перегрузки, а иногда и единственным. При соответствующем изменении режима тренировки и лечении электрокардиограмма обычно нормализуется.

Поэтому наблюдения за динамикой электрокардиограммы в процессе занятий физическими упражнениями всех категорий занимающихся являются важным для оценок воздействия нагрузки и правильности ее выбора.

Интервалокардиография (методика Р. М. Баевского). Математический анализ сердечного ритма получил практическое применение в различных областях медицины. Исследование механизмов регуляции, определение степени напряжения регуляторных систем имеют важное значение для оценки особенностей адаптации организма к физическим нагрузкам высокой интенсивности. Это позволяет подойти к научному прогнозированию физических возможностей спортсменов, что играет существенную роль при решении вопросов отбора для занятий спортом, рационального построения режимов тренировок и контроля за функциональным состоянием спортсмена.

Математический анализ ритма сердца используется: для оценки прогнозирования физической тренированности; 2) для раннего выявления состояния перетренированности; 3) для срочного контроля за процессом физической тренировки с целью его оптимизации.

Анализ сердечного ритма производится по записи 100 ± 20 кардиоциклов ЭКГ на электрокардиографе.

После записи необходимо определить значение показателей: Мо (мода — наиболее часто встречающийся интервал RR), АМо (амплитуда моды — процент наиболее часто встречающегося интервала RR), ΔRR (разница между максимальным и минимальным интервалами RR)

ИН рассчитывается по формуле: ИН = АМо/2Мо × ΔRR.

ИН выявляет степень напряжения (централизации) регуляторных механизмов ритма сердца. Норма показателя находится в пределах от 15—20 до 100 усл. ед. ИН выше нормы свидетельствует о недовосстановлении, переутомлении, заболевании, снижении резервных возможностей организма.