Сложные инструментальные методы исследования

Из огромного количества сложных инструменталь­ных методов исследования сердечно-сосудистой системы наиболь­шее практическое значение в спортивной медицине имеют рентге­новский метод, электро- и фонокардиография. О сути этих методов, методике их использования, о принципах анализа полученных данных и их оценке тренер и преподаватель должны иметь ясное пред­ставление.

Другие сложные методы исследования сердечно-сосудистой си­стемы спортсмена применяются в спортивной медицине только для специальных целей и в непосредственной практической работе вра­ча пока используются еще мало. К ним относятся: поликардиогра­фия, векторкардиография, определение объемов сердца, механокардиография, баллистокардиография и др.

Рентгеновский метод. При изучении сердца используются рент­геноскопия и рентгенография, в частности телерентгенография и рентгенокимография.

При рентгеноскопии грудной клетки рентгенолог визуаль­но определяет положение сердца, форму сердца и крупных сосудов, увеличение его отделов, тонус сердечной мышцы и характер ее сокращений. Для этого помимо исследования в переднезаднем на­правлении проводится визуальное исследование и в боковых (ко­сых) положениях обследуемого, что позволяет лучше увидеть те или другие отделы сердца. В первом косом положении исследуемый стоит правым плечом к экрану (под углом 45—50°); во втором ко­сом — левым плечом (под тем же углом) (рис. 28).

Существуют три варианта положения сердца у здоровых лиц: нормальное, поперечное и серединное (рис. 29). Эти положения сердца соответствуют конституции человека. У нормостеника по­ложение сердца нормальное; у гиперстеника — в связи с широкой и короткой грудной клеткой и высоким стоянием диафрагмы оно рас­положено поперечно и как бы лежит на диафрагме; у астеника занимает серединное положение (так называемое висячее сердце).

Форма сердца, или его контур, может своеобразно изменяться в зависимости от увеличения того или иного его отдела (предсердий, желудочков) или тотальных размеров.

Тонус сердечной мышцы и характер ее сокращений определяют­ся визуально. Совершенно очевидно, что при такой оценке этих важ­ных параметров может иметь место известный субъективизм.

При рентгенографии производится снимок грудной клетки на специальную пленку. Наибольшее значение в спортивной меди­цине имеет метод телерентгенографии и рентгенокимографии.

Телерентгенография позволяет более точно определить размеры сердца. При этом методе снимок грудной клетки делается на расстоянии 2 м от источника излучения, т. е. от рентгеновской трубки. При таком расстоянии изображение сердца получается в параллельных рентгеновских лучах. К телерентгенографии относит­ся рентгеновский метод определения объема сердца. Он заключается в том, что в положении исследуемого лежа на расстоянии 2 м производятся два снимка: во фронтальном (прямом) и сагиттальном (боковом) положениях обследуемого.

Объем сердца (HV) вычисляется по следующей формуле: НV = 0,4 х L х В х t_max, где L — длина сердца, В — косой диаметр фрон­тальной рентгенограммы, t_max — наибольший глубинный диаметр сердца, определяемый по сагиттальной рентгенограмме; 0,4 — пос­тоянный коэффициент, представляющий собой поправку на особен­ности формы сердца и проекционное увеличение.

Обычно при оценке объема сердца, поскольку он связан с рос­том и весом человека, пользуются относительными величинами, в частности величиной, полученной путем деления величины объема сердца на вес (кг) или на поверхность тела (см²). Полученные раз­меры сердца следует сравнивать с так называемыми должными величинами, при расчете которых учитываются вес и рост обследуе­мого лица (т. е. величины, которые у здорового человека влияют на величину сердца). При таком сравнении можно получить ясное представление о степени соответствия фактических размеров серд­ца должным.

Рентгенокимография помимо определения размеров сердца дает возможность в известной мере оценивать его сократи­тельную функцию (рис. 30).

Сократительную способность сердеч­ной мышцы определяют по величине зуб­цов рентгенокимограммы. Ее внешний зубчатый контур соответствует фазе диа­столы, внутренний — фазе систолы. При усилении сократимости сердечной мышцы, амплитуда зубцов рентгенокимограммы увеличивается, при ослаблении сократи­мости — уменьшается. Поскольку каждая часть контура сердца на рентгенокимограмме соответствует определенному от­делу сердца, можно получить представле­ние о сократительной способности различ­ных отделов сердца: по левому контуру — левого желудочка и левого предсердия, по правому — правого желудочка. Сущест­венное значение имеет рентгенокимография и при патологии сердца. Например, при наличии рубца в миокарде в этом месте определяется так называемая не­мая зона, т. е. полное отсутствие зуб­цов.

Электрокардиография. Этот метод исследования прочно вошел в практику спортивной медицины. Обследование спортсмена и физкультурника не мо­жет считаться полноценным без ис­пользования данного метода. Широко­му развитию электрокардиографии, ее клинической разработке медицина обя­зана русскому ученому А. Ф. Самойло­ву и голландскому ученому В. Эйнтхо-вену, работавшим в начале XX в. Бла­годаря им электрокардиография заня­ла одно из основных мест в исследова­нии сердца как здорового, так и боль­ного человека.

Сущность метода электрокардио­графии заключается в регистрации электрических явлений, возникающих в миокарде во время сердечного цикла. Он основан на том, что в любой рабо­тающей мышце возникают электриче­ские токи — так называемые токи действия.

При прохождении вол­ны возбуждения и сокращения по участку мышечного волокна он становится электроотрицательным по отношению как к пройденному (т. е. уже покоящемуся) участку, так и к непройденному (еще покоя­щемуся) участку. Таким образом создается разность потенциалов, которая может быть зарегистрирована. Аналогичные явления проис­ходят в сердечной мышце. При возбуждении она становится источ­ником электродвижущей силы.

Как известно, сердечная мышца обладает четырьмя основными свойствами: автоматизмом (возникновением автоматического воз­буждения), возбудимостью и проводимостью (способностью воспри­нимать и проводить возбуждение) и сократимостью (способностью сокращаться под влиянием возбуждения).

Источником автоматического возниковения волны возбуждения в сердце здорового человека является синусовый узел (узел Кис-Флака), расположенный у устья полых вен (рис. 31). Именно в этом узле в норме через определенные промежутки времени автоматиче­ски возникает импульс, который возбуждает мускулатуру предсер­дий, проводится к атрио-вентрикулярному (предсердно-желудочковому) узлу, или узлу Ашоф — Тавара. От этого узла по нервно-мы­шечному пучку — пучку Гиса, по правой и левой его ножкам, идущим соответственно в правый и левый желудочки и расположен­ным по обеим сторонам межжелудочковой перегородки, импульс распространяется до конечных мышечных его разветвлений, называемых волокнами Пуркинье. Сеть этих волокон находится в тесной связи с мускулатурой желудочков, мышечные волокна которой в результате распространения волны возбуждения также начинают возбуждаться. Следовательно, помимо сократительной мускулатуры в сердце имеется своеобразная вырабатывающая и проводящая им­пульсы система, состоящая из синусового и атрио-вентрикулярного узла, пучка Гиса с обоими его ножками и волокнами Пуркинье.

В результате автоматически возникшего в синусовом узле им­пульса, вызвавшего возбудимость и проводимость (второе и третье свойства сердечной мышцы), проявляется четвертое свойство сер­дечной мышцы — ее сократимость. Сначала синхронно сокращают­ся предсердия, затем желудочки. Функцией автоматизма обладает вся проводящая система сердца, и при определенных условиях импульсы могут возникать во всех ее отделах. Однако способность к автоматизму других отделов выражена значительно меньше, чем в синусовом узле, и проявляется обычно в патологических условиях.

Разность потенциалов, возникающая при протекании волны воз­буждения по волокнам сердечной мышцы, записанная специальны­ми приборами, называется электрокардиограммой (ЭКГ). Она ха­рактеризует только токи действия сердечной мышцы, а не ее сокра­щение. Иначе говоря, на ЭКГ регистрируются все основные свойства сердечной мышцы (за исключением сократимости), кото­рые соответственно меняются как при повышении функционального состояния миокарда, так и при отрицательных изменениях той или иной функции сердечной мышцы.

Регистрация разности потенциалов сер­дечной мышцы, возникающей при ее возбуж­дении, может производиться как прямым, так и косвенным путем.

Прямой путь — это наложение электро­дов непосредственно на обнаженную поверх­ность сердца, что возможно или в экспери­ментах на животных или при операции на сердце.

Практически используется косвенный путь регистрации разности потенциалов, ос­нованный на том, что человеческое тело представляет собой проводник, окружаю­щий источник электродвижущей силы, т. е. сердце.

К различным точкам поверхности тела проводятся от сердца электрические потен­циалы различной силы — отрицательного или положительного знака (рис. 32). При соединении двух точек с разными потенциа­лами записывается кривая токов действия сердечной мышцы, т. е. ЭКГ. Поскольку эти потенциалы невелики, они усиливаются спе­циальными устройствами во много сот раз.

На поверхности человеческого тела имеются точки, где эта раз­ность потенциалов выражена сильнее. Значит, эти точки больше от­ражают токи действия того или иного отдела сердца. Разность по­тенциалов, регистрируемая электродами (специальными металли­ческими пластинками), наложенными на две какие-либо определен­ные точки тела, получила название электрокардиографического отведения. Такие отведения, снятые с различных точек тела человека, характеризуют потенциалы различных отделов сердца и обозначаются различными номерами.

Первые точки, на которые были наложены электроды, находят­ся на обеих руках (предплечье) и на левой ноге (голень).

Оказалось, что ЭКГ, снятая при наложении электродов на обе руки, характеризует в большей степени потенциалы, образующиеся при возбуждении левого желудочка, при наложении электродов на левую руку и левую ногу — правого желудочка, а на правую руку и левую ногу — обоих желудочков.

Эти отведения, впервые примененные при электрокардиографи­ческом исследовании, получили название стандартных отве­дений: соответственно I отведение — обе руки, II отведение — правая рука и левая нога и III отведение — левая рука и левая нога (рис. 33).

В дальнейшем выяснилось, что эти три отведения не могут дать полного пред­ставления о всех отделах сердца, так как часть потенциалов с некоторых участков сердечной мышцы этими отведениями не регистрируется. Поэтому в настоящее время при электрокардиографическом ис­следовании используются, кроме стан­дартных, еще семь однополюсных груд­ных отведений (так называемые V _{1,2,3,4,5,6,7}) и три однополюсных отведения от конечностей (AVR, AVL и AVF), которые позволяют с боль­шей достоверностью оценивать изменения, происходящие в правом и левом желудочках сердца (рис. 34).

Однополюсные грудные отведения и отведения от конечностей получили название усиленных однополюсных отведений. Усиленны­ми они называются потому, что вольтаж зубцов ЭКГ при них уси­ливается более чем на 50%; однополюсными — в связи с тем, что один из электродов становится индифферентным, т. е. его потенциал равен или почти равен нулю. Эта индифферентность обусловлена тем, что на нем замыкаются два электрода. Так, при однополюсных усиленных грудных отведениях замыкаются электроды конечностей. В этом случае форма ЭКГ зависит в основном от колебаний потен­циала, отводимого специальным грудным электродом.

Значение усиленных однополюсных отведений заключается в том, что они позволяют регистрировать почти непосредственно по­тенциалы отдельных участков сердца, расположенных в глубоких слоях миокарда, тогда как стандартные отведения регистрируют разницу потенциалов на отдаленных от сердца участках тела.

Отведения V ₁и V ₂регистрируют преимущественно потенциалы правого желудочка, V _з — межжелудочковой перегородки, V ₄ — вер­хушки сердца, a V ₅, V ₆и V ₇ — боковой стенки левого желудочка; однополюсные отведения AVR (от правой руки) — потенциалы меж­желудочковой перегородки, AVL (от левой руки) — передней и бо­ковой стенок левого желудочка и AVF (от левой ноги) — задней стенки левого желудочка.

Кроме того, III отведение снимается дополнительно на вдохе, по­скольку оказалось, что в оценке регистрируемой в III отведении ЭКГ имеет значение положение диафрагмы (в частности, при так называемом лежачем сердце).

Таким образом, при электрокардиографическом исследовании спортсмена и физкультурника снимаются, как правило, 3 стандарт­ных отведения, III отведение на вдохе, 3 однополюсных отведения от конечностей и 6 или 7 грудных отведений — всего 13—14 отведе­ний. Такое большое число отведений позволяет при анализе и со­поставлении снятых с этих отведений ЭКГ получить полное и точ­ное представление об изменении различных отделов сердца, изме­нениях, происходящих в различных областях сердечной мышцы (передней, боковой, задней и перегородочной), и дать правиль­ную оценку характеру тех или иных изменений, выявляемых на ЭКГ

Разность потенциалов, записанная с различных отведений, реги­стрируется специальными приборами — электрокардиографами. С их помощью разность потенциалов, усиленная во много сот раз, записывается в виде кривой.

Существуют различные системы электрокардиографов. Все они делятся на одноканальные и многоканальные (от 2 до 12 и более каналов). Одноканальный электрокардиограф может реги­стрировать одновременно только одно отведение (рис. 35), много­канальный — столько отведений, сколько в нем каналов.

Электрокардиографы бывают с чернильной или тепловой за­писью (на специальной бумаге) и с записью на фотобумаге. В пер­вом случае ЭКГ можно сразу же после ее снятия расшифровывать, ЭКГ, снятая на фотобумаге, требует специальной обработки (проявление и т. д.) и может быть расшифрована только через опреде­ленное время. Однако последний способ съемки ЭКГ дает более точную запись, так как он лишен свойственной, например, чернильнопишущему электрокардиографу инерционности, которая может иногда искажать ЭКГ. Вместе с тем ЭКГ, снятая на чернильнопишущем электрокардиографе, имеет огромные преимущества, позво­ляя немедленно получить ответ.

В настоящее время разработаны и входят в практику так назы­ваемые телеэлектрокардиографы, с помощью которых можно регистрировать на расстоянии токи действия сердечной мышцы. Такой прибор состоит из радиопередающего устройства, надеваемого на исследуемое лицо, и стационарного радиоприемни­ка с регистрирующим устройством. Телеэлектрокардиограф позво­ляет снимать ЭКГ непосредственно во время выполнения мышечной деятельности (бег, ходьба, и др.), что имеет существенное значение для оценки функционального состояния сердца спортсмена. Для то­го, чтобы биотоки работающих мышц конечностей и туловища не влияли на регистрируемые биотоки сердечной мышцы, пользуются специальными отведениями — так называемыми отведениями Нёба, видоизмененными Л. А. Бутченко. Один электрод накладывают на место прикрепления III ребра к правому краю грудины, другой — в 5-е межреберье по левой срединно-ключичной линии. При таком расположении электродов почти полностью исключается влияние токов действия работающих мышц на ЭКГ (рис. 36). При физиче­ской нагрузке в условиях лаборатории ЭКГ с тех же отведений мо­жет сниматься на удлиненном проводе (от места наложения элек­тродов до электрокардиографа), что позволяет исследуемому лицу выполнять во время съемки различные физические упражнения (подъем штанги, работа на велостанке или гребном аппарате и др.). На нормальной ЭКГ в течение одного сердечного цикла видны зубцы различной направленности, отходящие от так называемой изоэлектрической линии, когда никаких электрических явлений в сердечной мышце не происходит (рис. 37). Три зубца — Р, R и Т, которые называются положительными, направлены вверх от изо­электрической линии, два зубца Q и S, называемые отрицательны­ми, направлены вниз. Как видно на рис. 37, зубцы ЭКГ идут в сле­дующей последовательности: Р, Q, R, S и Т. Эти обозначения, пред­ставляющие собой идущие подряд буквы латинского алфавита, при­няты как международные. Величина их не соответствует силе сократительной функции тех или иных отделов сердца, а зави­сит от интенсивности процесса возбуждения. Эти функции — воз­будимость и сократимость — не всегда протекают параллельно.

Как было сказано, в промежутках между зубцами (см. рис. 37) никаких регистрируемых электрических явлений в миокарде не про­исходит.

Все зубцы и промежутки между ними составляют сердечный цикл и отражают этапы возбуждения различных отделов сердца.

Зубец Р характеризует электрические явления, происходящие в мышце предсердий. Расстояние, или интервал, от начала зубца Р до начала зубца Q определяет время, в течение которого импульс, воз­никший в синусовом узле, проходит через атрио-вентрикулярный узел по пучку Гиса до волокон Пуркинье, т. е. до рабочей мускулатуры желудочков. Возбуждение, идущее по проводниковой сис­теме, не вызывает изменений ЭКГ.

Далее начинается процесс возбуждения желудочков, проявляю­щийся на ЭКГ в виде зубцов Q, R и S. Интервал от зубца S до на­чала зубца Т представляет собой период, когда весь желудочек охвачен возбуждением и поэтому нет разности потенциалов. Зу­бец Т рассматривается как проявление выхода желудочков из состояния возбуждения.

Зубцы Q, R, S, Т и интервал от зубца Q до конца зубца Т состав­ляют так называемый желудочковый комплекс, характе­ризующий электрические явления, совершающиеся в желудочках сердца. Первая часть этого комплекса, состоящая из зубцов Q, R, S, называется начальной частью, интервал ST и зубец Т — конечной частью желудочкового комплекса.

Длительность прохождения импульса от начала зубца Р до на­чала зубца Q составляет в норме 0,12—0,18 сек. У здоровых людей при повышении тонуса парасимпатической нервной системы интер­вал PQ иногда удлиняется до 0,20—0,21 сек. Это удлинение нередко сочетается с брадикардией и может быть вариантом нормы у тре­нированных спортсменов. С учащением сердечных сокращений дли­тельность интервала PQ уменьшается. Чем чаще ритм сердечных сокращений, тем короче интервал PQ; чем реже ритм, тем этот ин­тервал длиннее. Увеличение продолжительности данного интерва­ла свыше 0,22 сек. всегда должно настораживать: нет ли нарушений предсердно-желудочковой проводимости (т. е. каких-либо патологи­ческих изменений в сердечной мышце), препятствующих нормаль­ному прохождению импульса?

Продолжительность начальной части желудочкового комплекса (QRS) составляет в норме от 0,04 до 0,08—0,1 сек., а продолжитель­ность всего желудочкового комплекса (от начала зубца Q до кон­ца зубца Т) — от 0,34 до 0,44 сек.

Величина интервала QT представляет собой электрическую сис­толу, которая хотя и не идентична механической систоле сердца (т. е. фактическому сокращению желудочков), но обычно совпада­ет с ней по времени.

Иногда за зубцом Т на ЭКГ можно видеть небольшой зубец, обозначаемый буквой и. Считается, что этот зубец является частью желудочкового комплекса и возникает вследствие возбуждения гладкой мускулатуры начальной части аорты и легочной арте­рии.

Видимые на ЭКГ перпендикулярно расположенные на строго определенном расстоянии друг от друга линии — это отметки вре­мени. Обычно расстояние между ними составляет 0,02 или 0,05 сек. Это позволяет легко рассчитать длительность интервалов на ЭКГ. Интервал времени между вершинами зубцов R при нормальном ритме сердца указывает на частоту пульса.

Систематические рационально проводимые тренировки, положи­тельно влияя на протекание биохимических и биоэнергетических процессов в сердечной мышце, вызывают в ЭКГ определенные сдвиги. Так, у хорошо тренированных спортсменов зубцы R и Т обычно повышаются, а интервалы PQ, QRS и QRST укорачиваются. При ухудшении функционального состояния происходят обратные изме­нения.

По ЭКГ можно определить анатомические изменения в сердеч­ной мышце, гипертрофию тех или иных ее отделов, состояние кро­воснабжения различных участков миокарда, нарушения ритма сердца (которое иногда удается определить только электрокардио­графическим методом), воспалительные изменения в миокарде, со­стояние перенапряжения сердечной мышцы, возникающее при чрез­мерной физической нагрузке, и др.

Фонокардиография. Этот метод позволяет объективно регистри­ровать — графически записывать тоны и шумы, возникающие в сердце при его работе, что дает возможность с большей достовер­ностью оценивать аускультативные данные. К точкам на грудной клетке, в которых обычно выслушивают сердце, прикладывают мик­рофон, воспринимающий эти звуковые колебания; на специальном аппарате они преобразуются в электрические и с помощью фикси­рующего устройства записываются на фотобумагу. Таким образом, получается графическое изображение звука — фонокардиограмма (ФКГ).

Фонокардиограмму со всех этих точек записывают на различ­ных частотных характеристиках — обычно трех, поскольку тоны и шумы сердца могут быть как низко-, так и высокочастотными (рис. 38).

В случае записи ФКГ только на одной частоте (высокой или низ­кой) может оказаться незаписанным тот или иной тон или шум, имеющий другую частотную характеристику.

Фонокардиограмма помогает прежде всего установить, каким является шум в сердце — шумом, возникшим вследствие поражения клапанов сердца, или функциональным, не имеющим органической основы. Эта дифференциальная диагностика чрезвычайно важна, так как при наличии органического шума, свидетельствующего о пороке сердца, занятия спортом противопоказаны, тогда как при шуме функционального происхождения никаких противопоказаний к занятиям спортом нет (рис. 39). Фонокардиограмма позволяет также оценивать силу и громкость тонов и шумов, что имеет суще­ственное значение при оценке состояния миокарда.

Поликардиография. Используя этот метод, можно анализиро­вать отдельные фазы сердечного цикла. С этой целью проводится параллельная запись фоно-, сфигмо- и электрокардиограмм (рис. 40). Сопоставление их данных позволяет оценить сократи­тельную функцию миокарда значительно точнее по сравнению с рентгенокимограммой. С помощью поликардиограммы можно детально исследовать систолу желудочков по ее двум периодам — периоду напряжения, в течение которого нарастает (0,09—0,11 сек.) давление в желудочках, и периоду изгнания, наступающему, когда давление в желудочках становится больше, чем в аорте. Период изгнания делится на фазу быстрого изгнания (длительностью 0,09—0,14 сек.) и фазу медленного изгнания (0,12—0,15 сек.). В насту­пающей после систолы желудочков диастоле различают три фа­зы — быстрое пассивное наполнение желудочков кровью в начале диастолы, медленное наполнение в середине диастолы и активное наполнение вследствие сокращения предсердий.

Сопоставление временных соотношений различных фаз систолы и диастолы желудочков по поликардиограмме позволяет сделать ряд существенных выводов, касающихся оценки сократительной функции миокарда.

Изложенные выше методы исследования имеют существенное практическое значение. Преподаватель и тренер должны знать ме­тодику их применения, возможности и принципы оценки получен­ных данных. Знание других методов, используемых для специаль­ных научно-исследовательских целей, не является обязательным для тренера и преподавателя.

Все методы исследования сердечно-сосудистой системы исполь­зуются прежде всего при состоянии покоя. Однако, как было отме­чено выше, огромное значение имеет исследование показателей сер­дечно-сосудистой системы, характеризующих непосредственно ее функцию, т. е. оценка изменений сердца и артериального давления после той или иной дозированной нагрузки и определение длитель­ности периода восстановления. Такое исследование проводится с помощью различных функциональных проб. Оно поз­воляет оценить приспособляемость сердечно-сосудистой системы к тем или иным нагрузкам, т. е. оценить ее функциональное состояние.

При любой функциональной пробе могут быть исследованы все функции сердечно-сосудистой системы с применением методов, ис­пользуемых при изучении сердечно-сосудистой системы в покое.

Наибольшее значение имеют: самочувствие после пробы, свиде­тельствующее о том, как исследуемый перенес заданную нагрузку, изменения частоты пульса, артериального давления и ЭКГ.

Субъективная оценка переносимости пробы определяется путем опроса обследуемого после нее, выявления каких-либо жалоб, сви­детельствующих об утомлении, и др. Степень изменений пульса, артериального давления и ЭКГ зависит помимо характера нагрузки от исходного состояния изучаемых показателей. Поэтому сначала их определяют при состоянии покоя, а затем исследуют характер и степень реакции этих показателей на ту или иную пробу непо­средственно после ее проведения. Особое значение для оценки функционального состояния имеет определение характера и перио­да восстановления всех показателей до исходных цифр. Физическая нагрузка требует существенного повышения функ­ции сердечно-сосудистой системы, от которой (вместе с системами дыхания и крови) зависит обеспечение работающих мышц доста­точным количеством кислорода и выведение из тканей углекисло­ты. Иначе говоря, при физической нагрузке необходимо доставлять на периферию возможно большее количество крови. Сердечно-сосу­дистая система обладает рядом механизмов, обеспечивающих вы­полнение этой задачи. Прежде всего это гемодинамические факторы: учащение сердечных сокращений, увеличение ударного объема, т. е. систолического выброса за счет расширения полостей сердца, ускорение кровотока в 3 раза (вместо 24 сек. в покое эритроцит проходит по большому кругу кровообращения за 8 сек.), увеличе­ние массы циркулирующей крови, а также изменения артериально­го давления.

Степень изменений гемодинамических показателей зависит в значительной мере от их исходных величин в состоянии покоя. Из всех гемодинамических показателей у спортсмена прежде всего исследуются частота пульса и артериальное давление.

Сердце спортсмена обладает способностью приспосабливаться к длительной физической нагрузке главным образом за счет уве­личения систолического объема и меньше за счет учащения сердеч­ных сокращений. Такое приспособление экономически выгодно, так как требует меньших усилий для достижения большего эффекта. У нетренированных лиц это приспособление происходит больше за счет учащения сердечных сокращений. При физической нагрузке, требующей максимального напряжения в течение короткого вре­мени (например, при спринте), сердце спортсмена может сокра­щаться с частотой, доходящей до 200 раз в 1 мин.

В норме при физической нагрузке происходят однонаправлен­ные изменения артериального давления и пульса. Артериальное давление реагирует на нагрузку повышением максимального дав­ления, что указывает на увеличение силы сердечных сокращений, снижением минимального давления, так как уменьшается перифе­рическое сопротивление вследствие расширения артериол, что обес­печивает доступ большего количества крови к работающим мыш­цам. Соответственно повышается пульсовое давление, что косвенно свидетельствует об увеличении ударного объема сердца, учащается пульс. Все эти изменения возвращаются к исходным данным в те­чение 3—5 мин., причем чем быстрее это происходит, тем, значит, лучше функция сердечно-сосудистой системы. Такая реакция, на­зываемая нормотонической, является благоприятной.

Совершенно очевидно, что чем интенсивнее выполняемая нагруз­ка, тем выраженнее изменения пульса и артериального давления.

Разные величины сдвигов пульса, артериального давления и длительности восстановления до исходных цифр зависят не только от интенсивности применяемой функциональной пробы, но и от фи­зической подготовленности обследуемого.

Степень изменений частоты сердечных сокращений на первой минуте после нагрузки определяется в процентах к исходной ве­личине. Частота пульса в покое принимается за 100%, разница в его величинах до и после нагрузки — за X. Составив пропорцию, оп­ределяют, на какую величину (%) участился пульс.

При нормотонической реакции на функциональную пробу с 20 приседаниями пульс учащается в пределах 60—80% от исходного показателя, после 2-минутного бега — не более чем на 100%. Увеличение частоты сердечных сокращений свыше этих цифр свидетельствует об ухудшении функциональной способности сердца. Максимальное артериальное давление не должно возрастать более чем на 15—30%, а минимальное — уменьшаться более чем на 10—35%.

Пульсовое давление при пробе с 20 приседаниями не должна повышаться больше чем на 60—80%, при 20-секундном беге — бо­лее чем на 80—100%, при 3-минутном беге — более чем на 100— 120% по сравнению с исходными показателями. Процент увеличе­ния пульсового давления не должен значительно отставать от про­цента учащения пульса.

Соответствие реакции пульса изменениям артериального давле­ния определяется путем сравнения процента учащения сердечных сокращений с изменением всех основных параметров, характери­зующих артериальное давление.

При нормотонической реакции процент учащения пульса соот­ветствует проценту увеличения пульсового давления, которое отра­жает изменение максимального и минимального давления и косвен­но характеризует увеличение ударного объема сердца.

Реакции пульса и артериального давления на физическую на­грузку у спортсменов могут быть различными. Помимо нормотони­ческой встречается еще четыре типа реакций: гипотоническая, ги­пертоническая, реакция со ступенчатым подъемом максимального артериального давления и дистоническя (рис. 41).

Гипотоническая, или астеническая, реакция за­ключается в относительно значительном учащении числа сердечных сокращений, при этом максимальное давление повышается незна­чительно или даже снижается; минимальное давление обычно не изменяется, и, следовательно, пульсовое давление если и увеличи­вается, то незначительно. Такая реакция считается неблагоприят­ной. Она свидетельствует о том, что повышение функции кровообращения, обусловленное физической нагрузкой, обеспечивается не увеличением ударного объема (поскольку пульсовое давление повышается незначительно или не изменяется), а увеличением часто­ты сердечных сокращений. Процент учащения частоты сердечных сокращений при этом типе реакции составляет 120—150%, в то вре­мя как пульсовое давление повышается всего на 12—25% или да­же снижается.

Очевидно, что изменение пульса не соответствует изменениям пульсового давления. Такая реакция наблюдается у спортсменов при функциональной неполноценности сердечно-сосудистой систе­мы, при переутомлении, после перенесенных заболеваний и др.

Гипертоническая реакция характеризуется значитель­ным увеличением максимального артериального давления (иногда свыше 200 мм рт. ст.), частоты пульса и некоторым повышением ми­нимального артериального давления. Таким образом, пульсовое давление несколько повышается, что не следует расценивать как увеличение ударного объема, поскольку в основе гипертонической реакции лежит повышение периферического сопротивления, т. е. спазм артериол вместо их расширения, которое имеет место при нормотонической реакции. Именно этим повышением перифериче­ского сопротивления и объясняется увеличение силы систолы, опре­деляющее повышение максимального давления. Время восстанов­ления при этой реакции замедлено.

К гипертонической реакции относится повышение минимально­го артериального давления свыше 90 мм рт. ст. без значительного увеличения максимального давления.

Гипертоническая реакция наблюдается у лиц, страдающих ги­пертонической болезнью или склонных к так называемым прессорным реакциям, вследствие чего артериолы сужаются, вместо того чтобы расшириться. Такая реакция нередко отмечается у спортсменов при выраженном физическом перенапряжении или пе­реутомлении.

Реакции со ступенчатым подъемом максималь­ного артериального давления проявляются в выражен­ном учащении пульса, при этом максимальное артериальное давле­ние, измеренное непосредственно после физической нагрузки, ни­же, чем на 2—3-й минуте восстановительного периода. Такая реак­ция характерна для сердца с ослабленной функциональной способ­ностью и обычно наблюдается после скоростных нагрузок. При этой реакции выявляется неспособность организма достаточно быстро обеспечить перераспределение крови, которое требуется для рабо­тающих мышц.

Ступенчатая реакция отмечается у спортсменов при переутом­лении и обычно сопровождается жалобами на боли и тяжесть в но­гах после физической нагрузки, быструю утомляемость и т. п. Та­кая реакция может быть временным явлением, исчезающим при соответствующем изменении режима тренировки. Ступенчатый подъем максимального артериального давления может стойко со­храняться у лиц старших возрастов при заболеваниях сердца и других состояниях, при которых ухудшается приспособительная реакция сердечно-сосудистой системы к скоростной нагрузке.

Дистоническая реакция характеризуется тем, что при значительном учащении пульса и существенном (иногда выше 200 мм рт. ст.) повышении максимального артериального давления минимальное давление, определяемое слуховым методом Короткова, доходит до 0. Это значит, что, когда ртуть в манометре находит­ся на нулевой отметке, на плечевой артерии четко прослушивают­ся тоны. Данное явление носит название феномена беско­нечного тона. Минимальное давление при этом практически, конечно, выше нуля. Тон этот является следствием звучания стенок сосудов, тонус которых изменяется под влиянием каких-либо фак­торов.

Феномен бесконечного тона иногда наблюдается у лиц, перенес­ших инфекционные заболевания, при утомлении и т. д. В норме этот феномен встречается у подростков и юношей и реже у лиц среднего возраста. Он может выслушиваться у здоровых спортсме­нов после очень тяжелой мышечной работы.

Решение вопроса о том, физиологический ли это тон или след­ствие патологии, решается индивидуально в каждом конкретном случае. Если он держится после обычной функциональной пробы не более 1—2 мин., то его можно считать физиологическим. Более длительное сохранение бесконечного тона требует врачебного об­следования спортсмена для выявления причин его возникнове­ния.

Важнейшее значение имеет анализ восстановительного периода после функциональных проб. Без него нельзя дать окон­чательной оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы.

Длительность восстановительного периода зависит прежде всего от интенсивности нагрузки, от активности исследуемого лица при ее выполнении и от функционального состояния сердечно-сосуди­стой системы.

После функциональной пробы с 20 приседаниями восстановле­ние частоты сердечных сокращений должно происходить в течение 2 мин., артериального давления — к концу 3-й мин. После функцио­нальной пробы с 2-минутным бегом на месте время восстановления пульса и максимального артериального давления удлиняется до 5 мин., минимального — до 2—4 мин.

Чем быстрее восстанавливаются до исходных величин частота сердечных сокращений и уровень артериального давления, тем, зна­чит, выше функциональное состояние сердечно-сосудистой системы. Поэтому помимо оценки изменений пульса и артериального давле­ния непосредственно после выполнения физической нагрузки важ­но для окончательного определения функционального состояния сердечно-сосудистой системы учитывать длительность восстанови­тельного периода. Реакция на функциональную пробу с физической нагрузкой считается хорошей, если отмечаются нормотоническая реакция и нормальная длительность восстановительного периода.

Удовлетворительная реакция характеризуется тем, что измене­ния частоты сердечных сокращений и артериального давления хо­тя и превышают нормативы, но происходят параллельно и длитель­ность периода восстановления при пробе с 20 приседаниями не боль­ше 3 мин., а при пробе с 2-минутным бегом — не более 5 мин.

К неудовлетворительным реакциям (помимо гипотонической, гипертонической, ступенчатой и дистонической реакций с феноме­ном бесконечного тона, который длится больше 2 мин. восстанови­тельного периода) может относиться и нормотоническая реакция,

если восстановление частоты пульса и артериального давления про­исходит через 5—6 мин. восстановительного периода или позже.

Для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы по изменениям частоты сердечных сокращений под влия­нием функциональных проб с физической нагрузкой используется, ломимо приведенных выше, еще много других функциональных проб.

Наиболее широкое распространение получили две — Гарвардский степ-тест и тест PWC₁₇₀.

PWC — это первые буквы слов, обозначающих по-английски физическую работоспособность — physical working capacity, цифра 170 означает частоту сер­дечных сокращений, характеризующую оптимальный по производительности ре­жим работы сердца.

Гарвардский степ-тест, названный так по месту, где он был разработан (лаборатория утомления при Гарвардском уни­верситете), заключается в восхождении и спуске со ступеньки стан­дартной величины в определенном темпе в течение определенного времени.

Обычно высота ступеньки составляет для мужчин 50 см, вре­мя — 5 мин., темп — 30 восхождений и спусков в 1 мин.; для жен­щин — соответственно 45 см, 4 мин. при том же темпе. Высота сту­пеньки и время выполнения пробы изменяются в зависимости от возраста. Так, для детей младше 8 лет высота ступеньки должна быть 35 см, время — 2 мин., для 8—12-летних — соответственно 35 см и 3 мин., старше 12 лет: для мальчиков высота ступеньки — 50 см, для девочек — 40 см, время для тех и других — 4 мин.

После этой пробы определяется трижды частота сердечных со­кращений за 30 сек. Первый раз — в восстановительный период от 60 до 90 сек., затем — от 120 до 150 сек. и далее — от 180 до 210 сек. Результаты пробы выражаются количественно по так на­зываемому индексу Гарвардского степ-теста (ИГСТ),

Он равен:

где f ₁ — частота сердечных сокращений за 60—90 сек. восстанови­тельного периода, f ₂ — за 120—150 сек. и f ₃ — за 180—200 сек., t— фактическое время выполнения теста (сек.).

Если ИГСТ ниже 50, тo физическая работоспособность считает­ся очень плохой, при цифрах 51—60 — плохой, 61—70 — достаточ­ной, 71—80 — хорошей, 81—90 — очень хорошей, больше 91 — от­личной.

Определение физической работоспособности по тесту PWC₁₇₀ сложнее, так как требует специальной аппара­туры, в частности велоэргометра, позволяющего точно дозировать нагрузку. Измерение частоты сердечных сокращений при этом ис­следовании производится непосредственно во время выполнения нагрузки. Этот тест рекомендован Всемирной организацией здраво­охранения для определения физической работоспособности.

Принцип теста PWC₁₇₀ основан на том, что, по мнению его авто­ров (Сьестранд и Валунд), существует зависимость между часто­той сердечных сокращений и мощностью выполняемой работы. Это позволяет предсказать на основании выполняемой обследуемым по заданию работы небольшой мощности, какой будет у него частота сердечных сокращений при любой нагрузке большей интенсив­ности.

Поскольку установлено, что частота пульса, равная 170 ударам в 1 мин., характеризует оптимальный по производительности ре­жим работы сердечно-сосудистой системы, физическая работоспо­собность определяется величиной мощности мышечной работы при частоте сердечных сокращений, равной 170 в 1 мин.

Методика проведения теста PWC₁₇₀ (видоизмененная в ГЦОЛИФК) заключается в том, что исследуемый выполняет на ве­лоэргометре последовательно с перерывом в 3 мин. две нагрузки умеренной интенсивности по 5 мин. каждую. В конце каждой из них в течение 30 сек. подсчитывается пульс. При второй нагрузке частота его не должна превышать 150 ударов в 1 мин. Частота сер­дечных сокращений регистрируется на электрокардиографе с удли­ненным проводом или телеметрически. Спортсменам рекомендует­ся нагрузка в 300 и от 600 до 900 кгм/мин для женщин и в 500 и от 900 до 1200 кгм/мин для мужчин; лицам, не занимающимся спор­том, вдвое меньшая нагрузка.

Расчет PWC₁₇₀ производится по следующей формуле (предло­женной В. Л. Карпманом с сотрудниками): PWC₁₇₀ = W ₁ + (W ₂ - W ₁)(170 - f ₁),

(f ₂ — f ₁)

где W ₁и W ₂ — мощность первой и второй нагрузок (в кгм/мин), f ₁ и f ₂ — частота сердечных сокращений во время первой и второй нагрузок.

Средняя величина PWC₁₇₀ для спортсменов-мужчин составляет 1520 кгм/мин, для женщин — 780 кгм/мин.

Существуют стандарты PWC₁₇₀ Для различных спортивных спе­циализаций. По этим стандартам производится оценка полученных при этой пробе данных.

Изменения функционального состояния сердца спортсмена про­являются также на электрокардиограмме, которая претерпевает существенные изменения под влиянием функциональной пробы с физической нагрузкой.

При благоприятной реакции помимо учащения сердечных сокра­щений, которое у тренированных лиц не должно быть большим, не­посредственно после нагрузки происходит в течение 3—5 мин. не­большое снижение зубцов, быстро возвращающихся к исходным величинам, или высота их не изменяется; интервалы немного уко­рачиваются или тоже не изменяются.

При неблагоприятной реакции на ЭКГ отмечается значительное учащение числа сердечных сокращений, существенное снижение или резкое увеличение высоты зубцов — главным образом зубца Т. Иногда он становится отрицательным, т. е. ниже изоэлектрической линии; могут отмечаться различные нарушения ритма, смещение сегмента ST ниже изоэлектрической линии. Все это свидетельству­ет о перегрузке сердечной мышцы или о нарушении ее кровоснаб­жения. Восстановление в таких случаях происходит очень мед­ленно.

Все отрицательные изменения на ЭКГ, выявляемые после на­грузки, всегда требуют тщательного анализа и врачебного обследо­вания спортсмена для установления причин неблагоприятной реак­ции сердца на физическую нагрузку.

Электрокардиография в спортивной медицине используется для выявления возможных неблагоприятных изменений сердца и полу­чения правильной клинической оценки их в сочетании с общими данными врачебного исследования.

Основными признаками высокого функционального состояния сердечно-сосудистой системы спортсмена всегда считались три — брадикардия, гипотония и гипертрофия миокарда. Теперь стало оче­видным, что это положение не является незыблемым.

Как было отмечено выше, брадикардия служит признаком высо­кого функционального состояния сердечно-сосудистой системы толь­ко при явном отсутствии патологических причин, вызывающих ее, и может встречаться при патологических состояниях. То же самое относится к гипотонии.

Гипертрофия миокарда также не всегда может рассматривать­ся как обязательный, классический признак высокого функцио­нального состояния сердца.

Умеренная гипертрофия миокарда имеет место у всех спортсме­нов и лиц физического труда. Однако такая гипертрофия современ­ными методами исследования обычно не определяется. Гипертро­фия миокарда, выявляемая методами клинического исследования, наблюдается, по данным разных авторов, у спортсменов, имеющих одинаковую спортивную квалификацию, в 14—70% случаев. Это значит, что можно достичь высоких спортивных результатов при от­сутствии клинически определяемой гипертрофии миокарда.

Известно, что гипертрофированная сердечная мышца быстрее изнашивается, чем негипертрофированная, и поэтому вероятность возникновения и развития патологической гипертрофии у нее больше.

Следовательно, гипертрофия миокарда у спортсменов, выявляе­мая современными методами исследования, хотя и расценивается в определенной мере как физиологическая, однако является не луч­шим путем компенсации гиперфункции сердца вследствие физиче­ской нагрузки.

Сердце обладает и другими, более совершенными, путями по­вышения своей функции. К ним относятся прежде всего увеличе­ние капилляризации миокарда, т. е. улучшение питания его мышеч­ных волокон, гипертрофия трабекулярных мышц, увеличение сис­толического выброса и др.

Таким образом, гипертрофию миокарда, выявленную клиниче­скими методами исследования, нельзя рассматривать всегда как классический признак тренированности.

Задачей спортивного врача является тщательное наблюдение за степенью гипертрофии миокарда, чтобы не допустить значитель­ного ее развития, правильная оценка и регулирование ее динамики путем оптимального дозирования физической нагрузки.