Практика спортивной подготовки ставит актуальные вопросы перед физиологией мышечной деятельности. Существует область между физиологией и педагогикой, которая граничит, с одной стороны, с физиологическими основами мышечной деятельности человека, с другой – с методикой обучения и тренировки спортсменов. Формирование двигательного навыка в физических упражнениях сопровождается образованием временных и функциональных связей в кардиореспираторной системе, способствующих более эффективному обеспечению движений функциями вегетативных органов (сердце, легкие и др.). Моторные и вегетативные компоненты двигательного навыка формируются не одновременно. Вегетативные компоненты, обеспечивающие кровообращение и дыхание, могут быть более инертными, чем двигательные [5, с. 107]. Регуляция функции кровообращения и дыхания имеют ряд отличий от двигательных компонентов. При кратковременной смене одного вида деятельности другим вегетативные компоненты перестраиваются медленнее, чем двигательные. Вегетативные компоненты навыков весьма слабо отражаются в сознании. При образовании двигательного навыка может происходить изменение характера протекания вегетативных безусловных рефлексов, приспособление их не вообще к мышечной работе, а именно к данному виду деятельности [5, с. 118–119]. Известно, что выброс крови из сердца и пульсация сосудов зависят от дыхания. На вдохе снижается систолический объем выброса из левого желудочка и увеличивается приток крови к сердцу (к правым отделам). Это сопровождается увеличением присасывающей волны крови из периферии. Таким образом, в пульсовом движении крови возникает дополнительная волна – дыхательная, когда в такт дыханию (с частотой, меньшей, чем частота пульса) меняется высота пульсовой волны крови. Так парасимпатическая система оказывает модулирующее влияние на активность симпатической системы [8]. Напряженная работа мышц не позволяет спортсмену в полной мере реализовать в соревнованиях имеющиеся аэробные возможности, поэтому экономичность работы во многом определяется функциональным состоянием кардиореспираторной системы, которая постоянно совершенствуется в различных условиях тренировочной и соревновательной деятельности. В основе координации функции кардиореспираторной системы с двигательными действиями лежат процессы сохранения постоянства газовой среды в альвеолах легких. Это поддерживается постоянством отношения вентиляции легких к их перфузии (орошению кровью) [8].

Во многих научных трудах [2, 4, 6, 9, 10] приводятся результаты исследования дыхания спортсменов. Глубокие исследования дыхания проводились в тяжелой атлетике [2, 6]. Известно, что в тяжелой атлетике при мышечной работе происходят увеличение функциональной остаточной емкости легких и уменьшение ЖЕЛ [6]. Также у хоккеистов обнаружено, что с увеличением возраста и стажа игровой деятельности существенно снижаются резервные возможности кардиореспираторной системы [4]. Современные исследования в баскетболе не выявили достоверных различий в форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) у баскетболистов мирового уровня и были в пределах нормы мужского населения [10]. Снижение значений ФЖЕЛ было обнаружено у спортсменов, тренирующих выносливость [9].

В соревновательных упражнениях гиревого спорта отмечается затрудненность дыхания в силу специфических особенностей техники у спортсменов различной квалификации. Нерациональная техника движений и дыхания отражается в показателях системы внешнего дыхания и электрических показателях функции сердца [7]. Однако особенности дыхания при мышечной деятельности в гиревом спорте мало изучены. Данные о характерных особенностях дыхания, объемных и емкостных показателей системы внешнего дыхания, а также ЭКГ-показателях у спортсменов-гиревиков в доступной литературе нами не обнаружено.

Цель – исследование особенностей показателей жизненной емкости легких и легочных объемов и биоэлектрической активности сердца методом электрокардиографии (ЭКГ) у спортсменов-гиревиков различной квалификации.

Задачи:

1. Провести тестирование жизненной емкости легких методом спирографии (тест «ЖЕЛ») и определение наиболее информативных показателей в структуре легочных объемов для оценки уровня подготовленности у спортсменов-гиревиков.

2. Провести ЭКГ-измерения у спортсменов-гиревиков в 12 общепринятых отведениях.

3. Выполнить анализ соотношения легочных объемов и положения результирующего вектора возбуждения желудочков сердца в зависимости от спортивной квалификации испытуемых.

Материалы и методы исследования

Исследование было проведено в период с 2008 года по 2015 год. Исследование биоэлектрической активности сердца методом электрокардиографии, а также показатели жизненной емкости легких (тест «ЖЕЛ») нами были получены в разные периоды тренировочной и соревновательной деятельности у членов сборных команд России по гиревому спорту, а также у других спортсменов-гиревиков различной квалификации.

В соответствии с «Унифицированной методикой проведения и оценки функционального исследования механических свойств аппарата вентиляции человека» при проведении теста «ЖЕЛ» определяли 4 параметра: жизненную емкость легких (ЖЕЛ), дыхательный объем (ДО), резервный объем выдоха (РО выд), резервный объем вдоха (РО вд). ЭКГ-измерения у спортсменов-гиревиков проводились в 12 общепринятых отведениях. В данной работе представлены материалы тестирования ЖЕЛ у 38 спортсменов-гиревиков весовой категории до 68 кг. Были определены три группы спортсменов-гиревиков: первая группа – 8 мастеров спорта международного класса (МСМК), вторая группа – 14 мастеров спорта (МС), а также третья (контрольная) группа – 16 кандидатов в мастера спорта (КМС). Для качественной и количественной оценки функционального состояния легких спортсменов-гиревиков нами использовался спирограф микропроцессорный СМП-21/01-«Р-Д». ЭКГ-показатели сердца были получены у 46 спортсменов-гиревиков. Испытуемые также были разделены на три группы:

1) ЗМС – 4 и МСМК – 15 человек,

2) МС – 12 человек,

3) КМС – 15 (контрольная группа).

Результаты исследования и их обсуждение

В различных источниках можно встретить различные отношения к оценке влияния легочных объемов и жизненной емкости легких на уровень спортивной подготовленности спортсменов в различных видах спорта. Эти показатели, как критерии спортивной подготовленности спортсменов, во многих видах спорта специалистами не принимаются во внимание. Также и нами было обнаружено, что в зависимости от роста и веса спортсменов-гиревиков, показатели ЖЕЛ, ДО, РОвыд, РОвд имеют большой разброс. Зависимость абсолютных значений указанных показателей от квалификации спортсменов одной весовой категории нами не была выявлена.

В физиологии дыхания существует представление о так называемом уровне дыхания, представляющем собой отношение РОвыд/Ровд. Некоторые авторы считают, что если уровень дыхания ниже единицы, т.е. резервный объем выдоха меньше резервного объема вдоха, то эффективность вентиляции больше [2]. Однако значение уровня дыхания как показателя функционального состояния аппарата внешнего дыхания не является общепризнанным [8]. Имеется ряд исследований в тяжелой атлетике [2], где указываются пропорции соотношений легочных объемов. Так, при спокойном дыхании у тяжелоатлетов ДО составляет примерно 10–20 %, РОвыд – 30–40 %, а РОвд – 45–55 % жизненной емкости легких. Таким образом, у тяжелоатлетов, так называемый «уровень дыхания», представляющий собой отношение РОвыд/РОвд, оказывается ниже единицы, т.е. РОвыд меньше РОвд.

В связи с этим был проведен анализ соотношения резервных объемов легких. С целью сокращения объема статьи приводятся результаты теста ЖЕЛ спортсменов-гиревиков одной весовой категории – до 68 кг (табл. 1).

Таблица 1

Результаты тестирования ЖЕЛ спортсменов-гиревиков весовой категории до 68 кг в зависимости от их квалификации.

По результатам исследования 38 спортсменов-гиревиков различной квалификации в весовой категории до 68 кг, было обнаружено достоверное повышение отношения РОвыд / РОвд в зависимости от квалификации спортсменов-гиревиков. Как видно из таблицы, в группах МС и МСМК были обнаружены достоверные различия отношения РОвыд/РОвд в сравнении с группой КМС (p < 0,01). Однако достоверных различий в показателях ЖЕЛ и ДО в исследуемых группах не обнаружено.

Физиологи считают, что особого внимания заслуживает отношение между величинами эластической тяги легких и отдачи грудной стенки на уровне функциональной остаточной емкости (ФОЕ), которая представляет собой сумму остаточного объема легких (ОО) и РОвыд. На уровне ФОЕ эластическая тяга легких становится равной величине отдачи грудной стенки, направление же их противоположно друг другу [1]. В отсутствие активности дыхательной мускулатуры грудная стенка и легкие занимают нормальное положение выдоха, при котором уравновешиваются противоположно направленные эластические силы грудной стенки и легких. Это положение определяет сумму величин остаточного объема и резервного объема выдоха, т.е. функциональную остаточную емкость легких (ФОЕ). Мы предполагаем, что более высокие показатели РОвыд являются признаком увеличения ФОЕ у МС и МСМК в результате многолетней подготовки. Увеличение ФОЕ у спортсменов может оказаться физиологически целесообразным, так как при этом происходит увеличение дыхательной поверхности легких, а также потому, что расширение просвета воздухоносных путей уменьшает сопротивление току воздуха [8].

Можно предположить, что более высокие показатели РОвыд у МС и МСМК связаны с увеличением эластической отдачи грудной стенки, направленной наружу, что приводит к повышению уровня дыхания в результате многолетней спортивной деятельности.

В гиревом спорте наиболее информативным и наглядным показателем воздействия физической нагрузки, на наш взгляд, является результирующий вектор возбуждения желудочков сердца. Результирующий вектор возбуждения желудочков сердца представляет собой сумму трех моментных векторов возбуждения: межжелудочковой перегородки, верхушки и основания сердца. Этот вектор нами интерпретировался во фронтальной и в горизонтальной плоскости. В каждой из них результирующий вектор имеет свою проекцию [3]. Во фронтальной плоскости проекцией этого вектора является электрическая ось сердца (Э.О.С. или угол α), определяемая в стандартных отведениях. В горизонтальной плоскости на направление этого вектора указывает переходная зона, определяемая в грудных отведениях V1-V6 [3].

Следует отметить, что отклонение электрической оси сердца вправо, смещение переходной зоны в отведения V4, V5 и V6 (табл. 2) являются ЭКГ-признаками перегрузки или гипертрофии правого желудочка сердца, обусловленные изменением результирующего вектора возбуждения желудочков [3].

Таблица 2

Отклонение электрической оси сердца во фронтальной плоскости и смещение переходной зоны в грудных отведениях

Исследования показали, что у многих гиревиков в группе КМС, а также МС после соревновательных нагрузок наблюдается отклонение Э.О.С. вправо, а также смещение переходной зоны в V4-V6. Правые отделы сердца перекачивают кровь по малому кругу кровообращения (через легкие). Нерациональная поза в статических положениях и задержка дыхания в динамике выполнения упражнений приводят к повышению внутригрудного давления и затруднению кровообращения в легких. У спортсменов низкой квалификации изменения угла α вправо и смещение переходной зоны, на наш взгляд, является следствием перегрузки правых отделов сердца из-за затруднения дыхания, которое приводит к повышению давления в легочной артерии во время продолжительного выполнения упражнений.

При адекватной нагрузке изменение положения электрической оси сердца, а также смещение переходной зоны в грудных отведениях претерпевают незначительные отклонения (Δα = ± 5 °, переход из V3 в V2 или в V4). При физических перенапряжениях у спортсменов-гиревиков отклонения показателей становятся более выраженными (?? = + 15 °, переход из V3 в V4, V5 или V6). Нормальное положение Э.О.С. (? = 68,8 °± 10,2) и переходной зоны в V3 в покое у ЗМС и МСМК указывают на оптимальную технику движений, а также совершенную методику многолетней спортивной подготовки (табл. 2).

Выводы

1. Показатели жизненной емкости легких у спортсменов-гиревиков не отличаются высокими величинами и колеблются в зависимости от роста и массы тела на уровне должных величин.

2. Жизненная емкость легких не является показателем результативности спортсменов-гиревиков. Высокой корреляционной связи между квалификацией и жизненной емкостью легких спортсменов-гиревиков нами не обнаружено.

3. Соотношение РОвыд / РОвд является показателем уровня функционального состояния аппарата внешнего дыхания у спортсменов-гиревиков. С ростом мастерства и уровня подготовленности в гиревом спорте это отношение становится больше единицы.

4. Представление о том, что эффективность вентиляции легких выше при уровне дыхания ниже единицы, в гиревом спорте на уровне спортсменов МС и МСМК не подтверждается.

5. Навыки в координации движений и дыхания качественно можно оценить по изменению положения электрической оси сердца, а также смещению переходной зоны в грудных отведениях вследствие воздействия физической нагрузки.

6. Неадекватное отклонение Э.О.С. вправо более 90 ° и смещение переходной зоны в V5 или в V6 на ранних этапах спортивной подготовки, вероятно, вызвано несовершенством методов тренировки и форсированной подготовкой спортсменов-гиревиков к выполнению разрядных норм и норм мастера спорта.