СИНХРОНИЗАЦИЯ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ В РАЗЛИЧНЫХ ЗОНАХ ТРЕНИРОВОЧНЫХ НАГРУЗОК

Поделиться ссылкой:  

Прочитать статью в pdf формате

Аннотация

В статье рассматривается модель работы кардиореспираторной системы для описания различных зон тренировочных нагрузок в соответствии с показателями вентиляционно-перфузионного коэффициента. Цель исследования. Разработать модель «идеальной» или «должной» кардиореспираторной системы для описания различных зон тренировочных нагрузок от ЧССмин = 50 уд/мин до ЧССмакс = 200 уд/мин в соответствии с показателями вентиляционно-перфузионного коэффициента. Результаты. Обсуждаются показатели сердечно-сосудистой системы и системы дыхания в соответствии с зонами тренировочных нагрузок. Выводы. Представленная модель «идеальной» или «должной» кардиореспираторной системы для описания различных зон тренировочных нагрузок от ЧССмин = 50 уд/мин до ЧССмакс = 200 уд/мин соответствует всем физиологическим показателям системы дыхания.

Ключевые слова: «спортивное» сердце, вентиляционно-перфузионный коэффициент, система дыхания, зоны тренировочных нагрузок.

Введение

Кардиореспираторная система является важной составляющей в работе кислородтранспортной системы [1, 2, 9, 10]. Синхронизация работы кардиореспираторной системы обеспечивает достаточное количество связывания кислорода с гемоглобином и доставку оксигемоглобина к мышцам [1, 2, 9, 10]. Кардиореспираторная система является важной составляющей в выведении диоксида углерода из мышц и организма спортсмена [1, 2, 9, 10].

Эти два процесса поступление кислорода в организм и выведение диоксида углерода из организма между собой взаимосвязаны и регулируются кардиореспираторной системой [1, 2, 9, 10].

Эффективность синхронизации работы кардиореспираторной системы можно оценить с помощью вентиляционно-перфузионного коэффициента [1, 2, 9, 10].

Объем вентиляции легких зависит от минутного объема альвеолярной вентиляции [1, 2, 9, 10]. Перфузия легких зависит от минутного объема крови [1, 2, 9, 10].

Вентиляционно-перфузионный коэффициент (V/Q) отражает эффективность альвеолярной вентиляции/перфузии в легких при физических аэробно-анаэробных тренировочных нагрузках различной мощности [1, 9, 10].

Преобладание перфузии над альвеолярной вентиляцией (V/Q=0.63-1.00) в нижних долях легких (ниже границы 10 см выше середины сердца – зона 3) поддерживается в следствии повышенного артериального давления (Pa) в легочных капиллярах легочной артерии и венозного давления (Pv) в легочной вене, которое больше давления альвеолярного воздуха (PA) в альвеолах (Ра>Рv>РA) [1, 9, 10].

Преобладание альвеолярной вентиляции над перфузией (V/Q=1.00-3.30) в средней доле и нижних сегментах верхней доли легких (выше границы 10 см выше середины сердца – зона 2) поддерживается в следствии повышенного артериального давления (Pa) в легочных капиллярах легочной артерии и давления альвеолярного воздуха (PA) в альвеолах, которое больше венозного давления (Pv) в легочной вене (Ра>РA>Рv) [1, 9, 10].

Эффективная синхронизация работы кардиореспираторной системы («спортивное» сердце и «спортивное» дыхание) значительно повышает возможности спортсмена для выполнения в большей степени аэробно-анаэробных тренировочных нагрузок субмаксимальной и максимальной мощности [1-8].

Цель исследования

Разработать модель «идеальной» или «должной» кардиореспираторной системы для описания различных зон тренировочных нагрузок от ЧССмин = 50 уд/мин до ЧССмакс = 200 уд/мин в соответствии с показателями вентиляционно-перфузионного коэффициента.

Методы исследования

Для построения модели «идеальной» или «должной» модели кардиореспираторной системы для описания различных зон тренировочных нагрузок использовали модель «идеальной» или «должной» ЭКГ в зависимости от периодов и фаз сердечного цикла в соответствии с данными ЭхоКГ [3-8]. Функциональные показатели системы дыхания взаимосвязаны с показателями сердечно-сосудистой системы и соответствовали зонам тренировочных нагрузок. Максимальную ЧСС (ЧССмакс) рассчитывали по Fox S.M. et al. (1971). Конечно-диастолический объем левого желудочка = КДОлж. Конечно-систолический объем левого желудочка = КСОлж. Ударный объем левого желудочка = УОлж. Фракция выброса левого желудочка = ФВлж. Минутный объем крови = МОК [3-8]. Артериовенозная разница по кислороду = АВР-О2. Скорость потребления кислорода = V-О2. Дыхательный объем = ДО. Альвеолярный дыхательный объем = АДО. Частота дыхательных движений = ЧДД. Минутный объем дыхания = МОД. Объем альвеолярной вентиляции = ОАВ. Скорость выделения углекислого газа = V-СО2. Дыхательный коэффициент = ДК. Вентиляционно-перфузионный коэффициент = V/Q [1, 9, 10].

Основная часть

Показатели кардиореспираторной системы в покое (ЧСС = 50 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 50 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 80 мл. УОлж = 100 мл. ФВлж = 55%. МОК = 4.98 л/мин. АВР-О2 = 25.0%. V-О2 = 250 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 676 мл. МОД = 6.76 л/мин. ЧДД = 10 д/мин. АДО = 487 мл. ОАВ = 4.87 л/мин. V-CO2 = 174 мл/мин. ДК = 0.70. V/Q = 0.98.

ЭхоКГ: ЧСС = 60 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 77 мл. УОлж = 103 мл. ФВлж = 59%. МОК = 6.39 л/мин. АВР-О2 = 29.8%. V-О2 = 382 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 809 мл. МОД = 9.71 л/мин. ЧДД = 12 д/мин. АДО = 620 мл. ОАВ = 7.44 л/мин. V-CO2 = 270 мл/мин. ДК = 0.70. V/Q = 1.16.

Аэробная восстановительная зона (зона сжигания жиров = ЧСС = 100-120 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 100 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 45 мл. УОлж = 135 мл. ФВлж = 75%. МОК = 13.46 л/мин. АВР-О2 = 48.8%. V-О2 = 1321 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 1474 мл. МОД = 29.47 л/мин. ЧДД = 20 д/мин. АДО = 1285 мл. ОАВ = 25.69 л/мин. V-CO2 = 999 мл/мин. ДК = 0.76. V/Q = 1.91.

ЭхоКГ: ЧСС = 120 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 31 мл. УОлж = 149 мл. ФВлж = 83%. МОК = 17.84 л/мин. АВР-О2 = 58.3%. V-О2 = 2091 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 1884 мл. МОД = 45.23 л/мин. ЧДД = 24 д/мин. АДО = 1695 мл. ОАВ = 40.69 л/мин. V-CO2 = 1646 мл/мин. ДК = 0.79. V/Q = 2.28.

Аэробная восстановительная зона (зона кардиовыносливости = ЧСС = 120-140 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 140 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 18 мл. УОлж = 162 мл. ФВлж = 90%. МОК = 22.69 л/мин. АВР-О2 = 67.8%. V-О2 = 3094 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 2339 мл. МОД = 65.49 л/мин. ЧДД = 28 д/мин. АДО = 2150 мл. ОАВ = 60.19 л/мин. V-CO2 = 2858 мл/мин. ДК = 0.92. V/Q = 2.65.

Аэробная тренирующая зона (ЧСС = 140-155 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 155 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 18 мл. УОлж = 162 мл. ФВлж = 90%. МОК = 25.11 л/мин. АВР-О2 = 75.0%. V-О2 = 3784 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 2564 мл. МОД = 79.48 л/мин. ЧДД = 31 д/мин. АДО = 2375 мл. ОАВ = 73.62 л/мин. V-CO2 = 4095 мл/мин. ДК = 1.08. V/Q = 2.93.

Аэробно-анаэробная зона (ЧСС = 155-170 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 170 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 18 мл. УОлж = 162 мл. ФВлж = 90%. МОК = 27.54 л/мин. АВР-О2 = 82.1%. V-О2 = 4546 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 2790 мл. МОД = 94.87 л/мин. ЧДД = 34 д/мин. АДО = 2601 мл. ОАВ = 88.44 л/мин. V-CO2 = 5682 мл/мин. ДК = 1.25. V/Q = 3.21.

Лактатная анаэробная зона (ЧСС = 170-190 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 190 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 32 мл. УОлж = 148 мл. ФВлж = 82%. МОК = 28.04 л/мин. АВР-О2 = 91.6%. V-О2 = 5166 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 2834 мл. МОД = 107.68 л/мин. ЧДД = 38 д/мин. АДО = 2645 мл. ОАВ = 100.50 л/мин. V-CO2 = 7069 мл/мин. ДК = 1.37. V/Q = 3.58.

Алактатная анаэробная зона (ЧСС = 190-200 уд/мин):

ЭхоКГ: ЧСС = 200 уд/мин. КДОлж = 180 мл. КСОлж = 40 мл. УОлж = 140 мл. ФВлж = 78%. МОК = 28.08 л/мин. АВР-О2 = 96.4%. V-О2 = 5441 мл/мин.

Система дыхания: ДО = 2835 мл. МОД = 113.41 л/мин. ЧДД = 40 д/мин. АДО = 2646 мл. ОАВ = 105.85 л/мин. V-CO2 = 7617 мл/мин. ДК = 1.40. V/Q = 3.77.

Выводы

Таким образом, представленная модель «идеальной» или «должной» кардиореспираторной системы для описания различных зон тренировочных нагрузок от ЧССмин = 50 уд/мин до ЧССмакс = 200 уд/мин соответствует всем физиологическим показателям системы дыхания [2-8].

Повышение коэффициента альвеолярной вентиляции/перфузии в легких более 3.31 при ЧСС=175-200 уд/мин (V/Q=3.31-3.77) свидетельствует о вовлечении в альвеолярную вентиляцию верхних сегментов верхней доли легких и неэффективности избыточной вентиляции из-за низкой перфузии (Ра>РA>Рv) в лактатной анаэробной зоне [1, 9, 10].

Список литературы

1. Гайтон, А.К. Медицинская физиология / А.К. Гайтон, Д.Э. Холл / Пер. с англ.; под ред. В.И. Кобрина. – М.: Логосфера, 2008. – 1296 с.
2. Платонов, В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения / В.Н. Платонов. – К.: Олимпийская литература, 2004. – 808 с.
3. Васильков, А.А. Возрастно-половая динамика показателей частоты сердечных сокращений и частоты дыхания / А.А. Васильков // Вестник ЮУрГУ. – 2005. – № 4. – С. 198-200.
4. Тюрюмин Я.Л. «Спортивное» сердце: ЧССмакс, ЭКГ и ЭхоКГ // В сборнике: Спорт – дорога к миру между народами. Москва, 2023. – C. 212-216.
5. Тюрюмин Я.Л. Характеристика частоты сердечного сокращение при выполнении физических нагрузок. ЧСС-170: ЭКГ И ЭхоКГ // В сборнике: Тенденции развития легкоатлетического спорта в России и мире в современных условиях: проблемы и перспективы. Москва, 2023. – С. 34-38.
6. Тюрюмин, Я.Л. «Спортивное» сердце: ЧСС максимальная и ЭКГ // В сборнике: Актуальные медико-биологические проблемы спорта и физической культуры. Волгоград, 2023. – Ч. I. – С. 357-362.
7. Тюрюмин, Я.Л. «Спортивное» сердце. Зоны тренировочных нагрузок // В сборнике: Фундаментальные и прикладные гуманитарные исследования в сфере физической культуры, спорта и олимпизма: традиции и инновации. Москва, 2022. – С. 235-239.
8. Bazett, H. An analysis of the time-relations of electrocardiograms / H. Bazett // Ann Noninvasive Electrocardiol. 1997. – Vol. 2, No. 2. – P. 177-194.
9. 9. Koeppen, B.M. Berne and Levy Physiology / B.M. Koeppen., B.A. Stanton. 7th ed. – Philadelphia, PA: Elsevier, 2018. – 884 p. – ISBN: 9780323393942.
10. 10. Silbernagl, S. Color atlas of physiology / S. Silbernagl, A. Despopoulos. 6th ed. – New York: Thieme, 2009. – 453 p. – ISBN 9783135450063.

Тюрюмин Я.Л. Синхронизация кардиореспираторной системы в различных зонах тренировочных нагрузок // Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием по легкой атлетике «Тенденции развития легкоатлетического спорта в России и мире в современных условиях: проблемы и перспективы» (18 декабря 2024 г.). – Москва, 2024. – С. 94-98 – 0,26 печ.л. – ISBN 978-5-6050448-9-5 – РИНЦ.