Биоинформационный анализ вариабельности сердечного ритма и вазореактивности у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре

Сафин, Руслан Маратович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биоинформационный анализ вариабельности сердечного ритма и вазореактивности у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре
ВАК РФ 03.01.09, Математическая биология, биоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Биоинформационный анализ вариабельности сердечного ритма и вазореактивности у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре"

САФИН Руслан Маратович

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И ВАЗОРЕАКТИВНОСТИ У СПОРТСМЕНОВ С РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТЬЮ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА В ЮГРЕ

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (биологические наукн)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 7 уди 2012

Сургут-2012

005044340

Работа выполнена в ГОУ ВПО ХМАО - Югры «Сургутский государственный педагогический университет» в научно-исследовательской лаборатории «Здоровый образ жизни и охрана здоровья»

Научный руководитель:

доктор медицинских наук,

профессор Попова Марина Алексеевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

профессор Логинов Сергей Иванович

профессор кафедры медико-биологических основ физической культуры ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры»

кандидат биологических наук, Химикова Ольга Измайловна

преподаватель кафедры естественных наук МБГОУ гимназии №2, г. Сургут

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет».

Защита состоится 28 мая 2012 года в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.005.05 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» по адресу: 628412, г. Сургут, пр. Ленина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сургутского государственного университета.

Автореферат разослан « Д, б » апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

С.Н. Русак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Экстремальный характер климатических факторов в северных регионах России оказывает негативное воздействие на форм1грование адаптационных механизмов перестройки сердечно-сосудистой системы организма человека (Еськов В.М., 2004; Буганов A.A., 2006; Кочан Т.И., 2007; Гапон Л.И., 2009 и др.).

Многочисленными исследованиями показано, что в северных регионах наблюдается истощение регуляторных механизмов функционирования сердечно-сосудистой системы, в частности, повышение активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, изменение вазореактивности, функциональные нарушения миокарда (Попова М.А. с соавт., 2004; Никулина М.В., 2005; Зайцева О.И. и др., 2005; Назарченко С.Ю., 2007; Васильева Т.В., 2008 и др.). Поддержание удовлетворительного состояния вегетативных функций является важнейшим показателем успешности процессов адаптации, особенно при оценке эффективности различных видов спортивных нагрузок (Агаджанян H.A. с соавт., 2007; Agelink, M.W., 2001).

Направленность тренировочного процесса оказывает существенное влияние на все системы организма спортсмена, но наибольшие изменения наблюдаются в тех системах и органах, которые вносят значительный вклад в достижение конечного результата. По мнению Ф.М. Меер-сона (1993) именно направленность тренировочного процесса выступает главным и определяющим фактором в организации функции аппарата кровообращения. Организм спортсмена по целому ряду признаков можно считать моделью адаптации к мышечным нагрузкам. Для оценки функциональных резервов организма и особенностей регуляции в настоящее время в прикладной физиологии, спортивной медицине и клинической практике активно используется методика изучения вариабельности ритма сердца (Кудря О.Н., 2009; Perini R., 2003).

Недостаточно изученными являются вопросы взаимосвязи вегетативной регуляции и вазореактивности при ациклических и циклических нагрузках, какой вид тренировочного процесса способствует формированию процессов адаптации сердечно-сосудистой системы у спортсменов на Севере, какие виды нагрузок являются чрезмерными и нерациональными при гипокомфортных климатических условиях. Представляет научно-практический интерес изучение вектора состояния организма спортсменов в фазовом пространстве на основе комплексного исследования вариабельности сердечного ритма, вазореактивности, морфофунк-циональных показателей сердца при циклических и ациклических физических нагрузках у спортсменов, тренирующихся в Югре с позиции биоинформационного анализа.

Цель исследования: выявить особенности вегетативной регуляции,

вазореактивности и морфофункциональных показателей сердца у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре. Задачи исследования:

1. Оценить вариабельность сердечного ритма у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре с использованием биоинформационного анализа.

2. Методом многомерных фазовых пространств определить особенности морфофункциональных показателей сердца у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре.

3. Изучить суточный профиль артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре в рамках биоинформационного подхода.

4. Разработать практические рекомендации для улучшения адаптации к тренировочному процессу и коррекции нарушений функционального состояния сердечно-сосудистой системы с учётом характера физических нагрузок и региональных особенностей.

Научная новизна работы

1. Впервые на основании комплексного обследования сердечнососудистой системы определены вегетативная регуляция ритма сердца, морфофункциональные показатели сердца, суточный профиль артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре.

2. Впервые выявлены закономерности изменения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре.

3. Впервые с позиций биоинформационного анализа изучено влияние направленности треннровочного процесса на показатели вегетативной регуляции сердечного ритма, вазореактивности и морфологических показателей сердца у спортсменов, тренирующихся в климато-экологических условиях Югры. Показана эффективность новых си-нергетических методов в таких расчетах.

4. Впервые на основании системного компартментно-кластерного анализа определены наиболее значимые маркеры изменения вариабельности сердечного ритма (УЬР - очень низкочастотные колебания; НР- высокочастотные колебания; Мо - мода), показателей суточного мониторинга артериального давления (САДдСНЬ; САДИ0ЧЬ; СрАДночь) и эхокардиографии (УОЛж - ударный объем левого желудочка; ФУлж -фракция укорочения левого желудочка; ИММЛЖ - индекс массы миокарда левого желудочка) при ациклических и циклических видах тренировочного процесса.

Практическая значимость работы

1. Установлены особенности вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и вазореактивности при разной направленности тренировочного процесса в климатических условиях Югры.

2. Ранжирование показателей вегетативной регуляции сердечного ритма, суточного профиля артериального давления и эхокардиографии с помощью системного комиартментно-кластерного анализа позволяет минимизировать число измеряемых параметров и использовать наиболее значимые из них в процессе мониторинга физического состояния спортсменов, тренирующихся в Югре.

3. На основании полученных результатов исследования разработаны практические рекомендации по коррекции физических тренировок у спортсменов с нарушениями вегетативной регуляции и вазореактивности, тренирующихся в Югре с разной направленностью тренировочного процесса.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Показатели вариабельности сердечного ритма у спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в Югре, характеризуются преобладанием парасимпатической активности вегетативной нервной системы; при ациклических нагрузках, как и у нетренированных лиц, наблюдается вегетативный баланс симпатической и парасимпатической активности.

2. Повышение симпатической активности сопровождается изменением характера суточного профиля артериального давления с появлением патологических типов «попсПррег» и «оуегсНррег», свидетельствующих о синдроме спортивного перенапряжения.

3. При занятиях ациклическими видами спорта наблюдается статистически значимое повышение конечного систолического размера и массы миокарда левого желудочка по сравнению с нетренированными лицами и спортсменами, занимающимися циклическими видами спорта.

4. Результаты биоинформационного анализа вектора состояния организма в фазовом пространстве указывают на положительное влияние циклических тренировок на состояние вегетативной регуляции и вазореактивности у спортсменов, тренирующихся в Югре.

мужчин молодого возраста с разной направленностью тренировочного процесса, их интерпретация с позиций теории хаоса и синергетики и анализ данных.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на XI окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации 21 века» (Сургут, 2010); региональной научно-практической конференции «Профессия педагога в условиях модернизации образования» (Сургут 2010), окружной научно-практической конференции «IX Знаменские чтения» (Сургут, 2010), 2-й международной научно-практической конференции «Экологический мониторинг и биоразнообразие» (Ишим, 2010); XX окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации 21 века» (Сургут, 2011); II Международном конгрессе «Кардиология на перекрестке наук» совместно с VI Международным симпозиумом по эхокардио-графии и сосудистому ультразвуку (Тюмень, 2011); II Евразийском съезде кардиологов (Минск, 2011).

Внедрение результатов исследования. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Сургутского государственного педагогического университета и Сургутского государственного университета, внедрены в практику работы тренеров-преподавателей по биатлону в Ханты-Мансийском автономном округе - Югре.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 144 источника (91 - отечественных и 53 - иностранных). Текст диссертации иллюстрирован 14 рисунками и содержит 37 таблиц.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В период с 2009 по 2011 годы в Сургутском государственном педагогическом университете на базе научно-исследовательской лаборатории «Здоровый образ жизни и охрана здоровья», было проведено исследование влияния направленности тренировочного процесса на вегетативную регуляцию кардиоваскулярных реакций, вазореактивность и морфофунк-циональные показатели сердца у спортсменов, тренирующихся в Югре.

Обследованы лица мужского пола в возрасте от 17 до 25 лет, которые были разделены на 3 группы: 1 группа (контрольная) - лица, не занимающиеся спортом (п=48); 2 группа - спортсмены ациклических видов спорта (п=60); 3 группа - спортсмены циклических видов спорта (п=30). Средний возраст обследованных лиц составил соответственно 20,2±2,8, 20,2±3,1, 20,3±2,6 лет.

Объект и дизайн исследования представлены на рис. 1.

Рис. 1. Объект и дизайн исследования.

Инструментальные методы исследования

Кардиорипшография - спектральный и временной анализ вегетативной регуляции ритма сердца (ВРС) проводили на электрокардиографе Поли-Спектр компании «Нейро-Софт» в соответствии с рекомендациями стандарта «Вариабельность ритма сердца. Стандарт измерения, физиологической интерпретации и клинического исследования» (1996). Программа дополнительно рассчитывала показатели вариационной пульсо-метрии по методу P.M. Баевского (2002).

Суточное мониторироеание артериального давления (СМАД) проводили с помощью аппаратов «Schiller BR» (Switzerland) для анализа суточного профиля артериального давления. Запись осуществлялась в автоматическом режиме с интервалом в 15 минут в дневное время суток (с 6 часов до 22 часов) и с интервалом 30 минут в ночное время (с 22 часов до 6 часов утра) в течение 24 часов.

Эхокардиографические показатели определяли с помощью ультразвукового аппарата экспертного класса «Acuson Sequoja 512» (USA)

в М-, В- и допплеровском режимах с использованием ультразвукового датчика с частотой 3,5 мГц по стандартной методике с учетом рекомендаций Американского эхокардиографического общества.

Методы статистического анализа

Систематизация материала и статистические расчеты выполнены с помощью программы «Statistica 8.0». При анализе таблиц сопряженности использовали критерий х2-Пирсона и z-критерий. Для оценки межгрупповых различий использовали критерий Крускала-Уоллиса.

Обработку данных в рамках теории хаоса и синергетики (ТХС) осуществляли с помощью авторской программы «Идентификация параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния биосистем в т-мерном фазовом пространстве состояний» (Еськов В.М., Хадарцев A.A., 2006), которая позволила осуществить анализ поведения ВСОЧ для показателей ВРС, вазореактивности и морфофункциональных показателей у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Юг-ре в m - мерном пространстве состояний. Каждое такое состояние характеризуется вектором: Х=(хи х2,...хт)т. Исследование поведения ВСОЧ в ш-мерном фазовом пространстве позволило изучить динамику его движения в выбранных фазовых пространствах.

Вначале в программу поочередно вводили исходные компоненты ВСОЧ в виде матриц А биосистемы по каждому из к кластеров (всего таких матриц Р), с целью получения матрицы состояний для всех р кластеров в m -мерном фазовом пространстве (г - бегущий индекс компонента вектора х (г = 1,..., m ), a j- номер испытуемого (j = 1,..., п). Бегущий индекс кластера к определяет число массивов (групп испытуемых) данных (к = 1,..., р), т.е. элемент такой (А) матрицы представляет к -й кластер биосистем, i -й компонент ВСОЧ для j -го испытуемого.

Далее программа «Identity» рассчитывала координаты граней параллелепипеда объемом Vg, внутри которого находится квазиаттрактор движения ВСОЧ для всех у'-х исследуемых j (1= 1, 2,...«) из k-го кластера (к =1,2,...р):

v*=Tl dt.

<=1

где Vgk - объем к-го параллелепипеда;

df= x,(max) - Xj(mi„) - длина граней параллелепипеда (Interval);

Xifmcx), Xi(min) - координаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней границей области фазового пространства, внутри которого движется ВСОЧ по координате х,.

В итоге, программа рассчитывает весь объем квазиаттракторов (General Value) V=(Vo, Vi...Vp)r, ограничивающих все р квазиаттракторов. Также рассчитывались показатели асимметрии (Asymmetry) стохастического и хаотического центров Х1х=(х]х, хпх ...Xi,„x)... Хр=(хр1х, хр2х ...хр,х) квазиаттракторов для каждого А-го массива данных

у С _, с с с .Ту С _ С С С )Т

I ~~ ' 11,л¡2 " 1т ' ■■■ Р ~ {х pi ■ р2'" рт '

Далее исследовали степень изменения объема квазиаттракторов для к -го кластера данных до и после уменьшения размерности фазового пространства, для чего вводился параметр R (в исходном приближении вычислялся Ro = (V J _ Vg )/V J )•

После исключения поочередно каждой из i координат вектора X вычислялись вторые приближения параметров = (у 1 - у.2 )/у J и

получали вектор значений R = (R0,... ,Rm)T , т.е., по которому можно определить уменьшилась или увеличилась относительная величина квазиаттракторов V при изменении размерности фазового пространства.

При помощи разработанных программных методов определяли параметр Zj - расстояние между центрами двух квазиаттракторов движения ВСОЧ для ¿-го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. При сильном изменении Z; делалось заключение о существенной (если параметры меняются существенно) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого Xi компонента ВСОЧ для всего вектораX* = (xl,x1,...,Xm)T. Чем больше расстояние между хаотическим и стохастическим центрами в ш- мерном фазовом пространстве, тем сильнее выражена мера хаотичности в динамике поведения вектора состояния организма человека.

Заканчивали обработку данных формированием и анализом таблиц с результатами идентификации параметров квазиаттракторов поведения ВСОЧ испытуемых. В таблицах представлены данные размеров Лх„ показателя асимметрии Rx для каждой координаты х, и объемы параллелепипедов Vx.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Особенности вегетативной регуляции ритма сердца у спортсменов Югры с разной направленностью тренировочного процесса

Результаты временного и спектрального анализа вегетативной регуляции ритма сердца у спортсменов при ациклических и циклических тренировках представлены в таблице 1.

Направленность тренировочного процесса влияет на показатели временного анализа: максимальные значения стандартного отклонения интервалов ЯЛ (БО^ГЫ) и показателей квадратного корня из суммы квадратов разностей между последовательными интервалами 1111 (КМББО), выявлены у испытуемых занимающихся циклическими видами спорта (БОТ^ = 73,6 тс; ШУ^БО = 73,06 те), в сравнении со спортсменами ациклических видов спорта (8ШЫ = 61,17 тс; КМБЗО = 52,80 тс) и контрольной группой нетренирующихся лиц = 55,33 тс; КМЗБЭ = 47,70 тс).

Значения показателей ЯМВЯВ, р№<Г50 определяют преимущественно влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и являются отражением синусовой аритмии, связанной с дыханием.

Таблиг/а 1

Показатели временного и спектрального анализа у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре (М ± 80)

Показатель Контрольная Группа ациклические виды спорта циклические виды спорта Р1-2 Рі-з Р23

1 2 3

БРЫ^тс 55,33±3,17 61,17±2,86 73,6±5,26 0,00 0,03

ямзаэ, тс 47,70±4,05 52,80±3,23 73,06±9,10 0,01 0,01

Рпп50, % 22,93±3,08 24,52±2,11 35,37±3,96 0,02 0,01

СУ,% 6,42±0,29 6,92±0,26 8,02±0,61 0,01

ТР, то2 3661,67±388,33 4410,52±347,96 5558,8±562,33 0,01

\'ЬГ, тсг 1462,62±183,69 1491,23±116,85 1745±218,92

тсг 1025,29±130,65 1489,63±149,09 1788,06±234,19 0,03 0,00

НГ, тс2 1173,41±166,56 1429,65± 150,21 2025,8±288,23 0,01 0,05

ЫТНР 1,25±0,16 1,60±0,20 1,10±0,14

Примечание: в таблице указаны статистически значимые различия показателей между группами.

У мужчин, занимающихся циклическими видами спорта, общая мощность спектра (ТР) статистически значимо превышала данный показатель у нетренирующихся лиц контрольной группы за счет мощности низкочастотной (и) и высокочастотной составляющей спектра (ОТ). Значения НР у лиц, занимающихся циклическими видами спорта, статистически значимо превышали показатели спортсменов ациклических видов спорта и лиц контрольной группы, что свидетельствует о повышении парасим-

патической активности. Это соответствовало изменениям временных показателей ВСР, в частности, RMSSD.

У спортсменов циклических видов спорта, показатели амплитуды моды (Ашо) и индекс напряжения (ИН) были статистически значимо ниже, чем в контрольной фуппе, что свидетельствует о снижении симпатической активности и формировании адаптации при циклических тренировках. Показатели кардиоинтервалографии лиц занимающихся ациклическими и циклическими видами спорта не имели статистически значимых различий (табл. 2).

Таблица 2

Показатели кардиоинтервалографии по P.M. Баевскому у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре (М ± SD)

Показатель контрольная группа ациклические виды спорта циклические виды спорта Р>2 Ри Ри

1 2 3

Мо, тс2 0,85±0,02 0,87±0,02 0,92±0,03

Амо, % 39,45±1,60 36,21±1,49 33,2±2,57 0,04

BP, с 0,34±0,03 0,42±0,03 0,49±0,04 0,00

ИВР, у.е. 135,70±11,13 118,96*13,22 82,95± 16,07 0,01

ИН, у.е 83,79±8,01 75,79±10,78 48,81±11,37 0,01

Примечание: в таблице указаны статистически значимые различия показателей между группами.

Качественные различия между показателями кардиоинтервалографии, временного и спектрального анализа у спортсменов занимающихся циклическими и ациклическими видами спорта в Югре, указывают, что направленность тренировочного процесса существенно влияет на показатели вариабельности ритма сердца.

Биоинформационный анализ параметров вегетативной регуляции ритма сердца дал возможность представить и рассчитать в фазовом пространстве состояний (ФПС), с выбранными координатами, параметры квазиаттрактора состояния динамической системы (табл. 3).

В качестве координат были выбраны 9 основных параметров вегетативной регуляции ритмов сердца: 80ЫИ - стандартное отклонение интервалов ЯК; ТР - общая мощность спектра; УЦ7 - очень низкочастотные колебания; ЬР - низкочастотные колебания; Ш; - высокочастотные колебания; Мо - мода; ВР - вариационный размах; ИВР - индекс вегетативного равновесия; ИН - индекс напряжения.

Таблица 3

Параметры вектора состояния организма спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса

контроль

Количество измерений N = 48; Размерность ФП = 9

IntervalX0= 60.00 IntervaiXl = 6 717.00 Interval Х2= 4 390.00 IntervalX3= 2 843.00 IntervaJX4= 3 952.00 lmervalX5= 0.51 TntervalX6= 0.58 lntervalX7- 204.00 IntervalX8= 157.60 AsymmetryX0= 0 14 AsymmetryXl = 0.18 AsymmetryX2=0.28 AsymmetryX3- 0.23 AsymmetryX4= 0.25 AsymmetryX5= AsymmetryX6= AsytnmetryX7= AsymmetryX8= 0.18 0.25 0,10 0.13

General asymmetry value rX=2 087.44; General V value vX-1.89*10™

ациклические виды спорта

Количество измерений N = 60; Размерность ФП = 9

Interva!X0= 79. IntervalX 1=9 151.500 IntetvalX2= 2 692.00 IntervalX3= 4 138.00 InteivalX4-3 417.50 IntervalX5= 0.49 IntervalX6= 0.67 lntervalX7= 363.10 IntervalX8= 318.50 AsymmetryX0= 0.00 AsymmetryXl= 0.30 Asymmetry X2= 0.04 Asymmetry X3= 0.22 Asymmetry X4= 0.10 AsyrnmetryX5= Asymmetry X6= AsymmetryX7= AsymmetryX8= 0.06 0.07 0.26 0.308

General asymmetry value rX=l 352. 54; General V value vX=-1.05*l№"

циклические виды спорта

Количество измерений N = 30; Размерность ФП = 9

IntervalX0= 86.00 lntervalXl= 8 905.00 IntervalX2= 2 884.00 IntervalX3= 3 907.00 IntervaIX4- 4 406.00 IntervalX5= 0.53 IntervalX6= 0.44 IntervalX7= 254.10 IntervaIX8= 178.50 Asymmetry X0= 0.03 AsymmetryX 1=0.01 Asymmetry X2= 0.02 Asymmetry X3= 0.19 Asymmetry X4= 0.09 AsymmetryX5= 0 02 AsymmetryX6= 0.14 AsymmetryX7= 0.29 Asymmetry X8= 0.31

General asymmetry value rX=840.55; General V value vX=4.02*1020

Примечание: General asymmetry value rX - общий показатель асимметрии; General V value vX - объем параллелепипеда.

Квазиаттракторы движения ВСО спортсменов циклических, ациклических видов спорта и контрольной группы занимают разные области в фазовом пространстве, также они имеют разные объёмы.

Рис. 2. Поведение параметров кардиоритмограммы в трехмерном фазовом пространстве состояний. А - группа мужчин не занимающихся спортом; Б - группа мужчин молодого возраста, занимающихся ациклическими видами спорта; В - группа мужчин молодого возраста, занимающихся циклическими видами спорта.

Выявлены качественные различия между параметрами квазиаттракторов у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса и лиц не занимающихся спортом. Наиболее значимые отличия по по-

казателю асимметрии (Ях - расстояние между геометрическими и статическими центрами квазиаттракторов) отмечены при циклических тренировках - /?(=840,55 и у лиц, не занимающихся спортом - ^=2087,44; у спортсменов ациклических видов спорта ^=1352,54. Объем квазиаттракторов у мужчин, занимающихся циклическими видами спорта, был в 2 раза больше, чем в контрольной группе: уА"=4,02*1020 и 1,89*1020 соответственно. Одновременно у спортсменов ациклических видов спорта объем квазиаттракторов 1,05*1О2 был на степень выше, чем у спортсменов циклических видов спорта и лиц не занимающихся спортом.

Построение графиков фазовых пространств имело в основе выделение параметров порядка, в наибольшей степени влияющих на ВСОЧ. Этими параметрами оказались: УЬР - очень низкочастотные колебания, НР - высокочастотные колебания, Мо - мода.

Особенности морфофункцнональных показателей сердца у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре

Эхокардиографические показатели во всех группах сравнения были в пределах референсных значений (табл. 4).

При анализе основных параметров отмечено, что у лиц, занимающихся ациклическими видами спорта, наблюдаются увеличение диаметра аорты на всем протяжении по сравнению со спортсменами циклических видов и нетренирующимися лицами.

Скорость кровотока в аорте и градиент давления на аортальном клапане были выше у лиц, не занимающихся спортом, что, очевидно, сопряжено с более высокой симпатической активностью в данной группе.

Нарушений систолической функции ЛЖ (удлинение периода напряжения и укорочение периода изгнания, т.е. изменения фазовой структуры систолы) выявлено не было, однако установлено статистически значимое снижение показателей сократительной функции левого желудочка -фракции выброса ЛЖ (ФВЛЖ) и фракции укорочения ЛЖ (ФВЛЖ), а также увеличение конечносистолического размера ЛЖ (КСОЛж) у мужчин, занимающихся ациклическими видами спорта, в сравнении с контрольной группой лиц, не занимающихся спортом, и спортсменов с циклической направленностью трешгровочного процесса.

Необходимо отметить, что линейный размер правого желудочка был больше у мужчин, занимающихся ациклическими видами спорта, по сравнению с нетренирующимися и спортсменами циклических видов спорта.

Показатели массы миокарда ЛЖ и индекса массы миокарда ЛЖ (ИММЛЖ) у спортсменов с ациклическим характером тренировочного процесса были больше, чем у нетренирующихся лиц. Между группами спортсменов различия ИММЛж не были статистически значимы.

Таблица 4

Эхокардиографические морфофункциональные показатели у мужчин молодого возраста с разной направленностью тренировочного процесса (М ± вЭ)

Показатель контроль ациклические виды спорта циклические виды спорта Рі-г Різ Ргз

Фиброзное кольцо аорты, мм 2,06±0,05 2,21 ±0,04 2,06±0,05 0,02 0,03

Дуга аорты, мм 2, №0,05 2,28±0,03 2,14±0,04 0,02

Нисходящая аорта, мм 2,01±0,05 2,13±0,03 2,05±0,05 0,03

Скорость кровотока в аорте, м/с 1,49±0,04 1,38±0,03 1,35±0,05 0,03 0,04

Пиковый градиент на аортальном клапане, мм рт.ст. 8,88±0,39 7,82±0,34 7,84±0,57 0,04 •

Левое предсердие, мм 2,77±0,08 2,87±0,04 2,72±0,08

Межжелудочковая перегородка, мм 0,85±0,02 0,87±0,01 0,87±0,02

Задняя стенка ЛЖ, мм 0,78±0,02 0,79±0,01 0,77±0,02

Конечнодиастолический размер ЛЖ, мм 4,60±0,10 4,74±0,07 4,65±0,07

Конечносистолический размер ЛЖ, мм 2,80±0,08 3,03±0,0б 2,84±0,08 0,02

Масса миокарда ЛЖ, г 115,54±4,61 130,23±4,29 122,53±6,76 0,02

Индекс массы миокарда ЛЖ, г/м2 67,67±2,83 70,83±2,20 68,93±3,14 0,04

Конечнодиастолический объем ЛЖ, мл 99,67±4,90 107,00±4,47 101,33±4,25

Конечносистолический объем левого желудочка, мл 30,44±2,31 35,90±1,19 31,40±2,01 0,03 0,05

Ударный объем ЛЖ, мл 69,58±3,17 69,60±2,25 70,93±3,07

Фракция выброса ЛЖ, % 68,96±0,79 66,17±0,71 69,27±1,29 0,01 0,03

Фракция укорочения ЛЖ, % 38,87±0,71 36,43±0,62 39,20±1,15 0,01 0,03

Е/Амк 1,58±0,06 1,48±0,08 1,46±0,09

Правое предсердие, мм. 2,78±0,06 2,80±0,05 2,74±0,07

Правый желудочек, мм. 2Д5±0,05 2,40±0,04 2Д7±0,05 0,03 0,01

Е/Атк 1,38±0,06 1,36±0,07 1,27±0,07

Легочная артерия, мм 2,03±0,04 2,12±0,03 2,04±0,06

Систолическое давление в легочной артерии, м.рт.ст. 12,08±О,5б 13,10±0,76 13,84±0,86

Скорость кровотока в легочной артерии, м/с 0,89±0,03 0,90±0,03 0,85±0,03

Примечание: ЛЖ - левый желудочек. В таблице указаны статистически значимые различия показателей между группами.

Биоинформационный анализ морфофункциональных показателей сердца дал возможность представить и рассчитать в ФПС с выбранными фазовыми координатами параметры квазиаттрактора состояния динамической системы (табл. 5).

Квазиаттракторы движения ВСО спортсменов с ациклической и циклической направленностью тренировочного процесса занимали разные области в фазовом пространстве, также они имели разные объёмы.

Таблица 5

Параметры вектора состояния организма мужчин молодого возраста с разной направленностью тренировочного процесса

контроль

Количество измерений N = 48; Размерность ФП = 24

Interval Х0= 0.90 IntervalXl- I 40 Interval Х2= 1.00 IntervalX3= 0 80 IntervalX4- 0 80 IntervalXS- 0 80 IntervalXô- 8,20 IntervalX7= 110 IntervalX8= 0.80 IntervalX9= 0.70 lntervalXlO- 0.60 IntervalXl 1= 10.00 lntervalX12= 1.40 lntervalX13= 0.40 IntervalXl 4- 82.50 IntervalXl 5= 1 90 lntervalX16= 91.00 IntervalXl 7= 1.50 IntervalXl 8= 48 40 IntervalXl 9- 60 00 lnterva!X20- 14 00 lntervalX21- 1400 IntervalX22-81.00 IntervalX23- 55.00 AsymmetryX0= 0.02 AsymmetryXl- 0.16 AsymmetryX2= 0.18 AsymmetryX3= 0 03 AsymmetryX4= 0 02 AsynimetryX5= 0 01 AsymmetryX6= 0 00 AsyinmetryX7= О 03 AsymmetryX8= 0 06 AsymmetryX9= 0.03 AsymmetryXlO- 0.01 AsytnmetryX 11 = 0.09 AsymmetryX12= 0.05 AsymmetryX13= 0.14 AsymmetryX14= 0 46 AsymmetryXl 5-0.08 AsymmetryXl 6= 0.05 AsymmetryX17= 0 03 AsymmetryX18= 0.08 AsymmetryX19= 0.06 Asymmetry X20= 0.07 Asymmetry X21- 0,06 Asymmetry X22= 0.13 AsymmetryX23= 0.14

General asymmetry value rX=40,47; General V value vX=S,94*10"

ациклические виды спорта

Количество измерений N = 60; Размерность ФП = 24

IntervalXO- 0.90 IntervalXl" 1.40 IntervalX2= 0.80 IntervalX3= 0 80 IntervalX4= 0 60 IntervalX5= 0 80 IntervalX6- 8 50 lntervalX7= 1.30 IntervalX8- 1.20 IntervalX9= 0.60 lntervalXlO- 8.35 IntervalXl 1-21 20 IntervalX12- 2.47 IntervalXl 3-0.22 IntervalX14= 4.20 IntervalXl 5= 110.20 IntervalX16= 195.80 IntervalX17= 37.60 IntervalXl 8-52.00 IntervalXl 9= 62.00 IntervalX20= 41.00 IntervalX21= 130.00 lntervalX22= 102,00 IntervalX23= 48.00 AsymmetryXO- 0.044 AsymmetryXl- 0 15 Asymmetry X2= 0.06 Asymmetry X3= 0 10 AsymmetryX4= 0 04 AsymmetryX5= 0.03 Asymmetry X6= 0.11 A symmetry X7- 0.04 AsymmetryX8= 0.09 AsymmetryX9= 0.14 AsymmetryXlO- 0 44 AsymmetryXl 1= 0,02 AsymmetryXl 2= 0.26 AsymmetryXl 3=0.08 AsymmetryXl 4= 0.45 AsymmetryX15= 0.46 AsymmetryX16= 0.01 AsymmetryX 17= 0.45 AsymmetryX18= 0.21 AsymmetryX19= 0,04 AsymmetryX20= 0.23 AsymmetryX21 - 0.43 Asymmetry X22= 0 02 AsymmetryX23= 0.082

General asymmetry value rX=7H,53; General V value vX=8,49*10"

циклические виды спорта

Количество измерений N = 30 ; Размерность ФП = 24

IntervalX0= 0 60 IntervalXl = 1 25 IntervalX2= 0.70 Interval X3= 0.50 IntervalX4= 0.70 IntervalX5= 0 80 IntervalX6=8.90 IntervalX7= 0 80 IntervalX8= 1 00 IntervalX9= 0 45 IntervalXl0= 9 00 IntervalXl 1- 1 00 IntervalX12= 0 35 InlervalX13=0.34 lntervalX14- 0 80 IntervalXI5= 47.00 IntervalXlô- 1.00 IntervaIX17= 25 00 IntervaIX18= 35.00 IntervalX19= 18.00 Interval X20= 15.00 IntervaIX21= 88 00 InlervaIX22= 42.00 IntervalX23= 1 28 AsymmetryX0= 0,06 AsymmetryXl-0,01 AsymmetryX2= 0.02 AsymmetryX3- 0.19 AsymmetryX4- 0.01 AsymmetryX5= 0.05 AsymmetryX6= 0.08 Asymmetry X7= 0.03 AsymmetryX8= 0.05 Asymmetry X9= 0.05 AsymmetryXlO- 0.10 AsymmetryXl 1=0 02 AsymmetryX12= 0.00 AsymmetryX13=0.l5 AsymmetryXl4= 0.06 AsymmetryX15- 0.07 AsymmetryX16= 0.05 AsymmetryX17= 0.04 AsymmetryX18= 0.10 AsymmetryX19= 0.04 Asymmetry X20= 0.02 AsymmetryX21- 0.06 AsymmetryX22= 0 03 AsymmetryX23= 0.16

General asymmetry value rX=7,52; General V value vX=2,12*10 10

Примечание-. General asymmetry value rX - общий показатель асимметрии; General

V value vX - объем параллелепипеда

По показателю асимметрии (Их - расстояние между геометрическими и статическими центрами квазиаттрактора) наиболее отличительные результаты у спортсменов с преобладанием ациклической Ях=78,53 и циклической направленностью тренировочного процесса Ях=7,52. Одновременно у спортсменов ациклических видов спорта наблюдался больший объем параллелепипеда - уХ=8,49*]019, который у спортсменов циклических видов спорта составил уХ=2,12*10'°, в группе лиц, не занимающиеся спортом - уХ =5,94* 1014.

Построение графиков фазовых пространств имело в основе выделение параметров порядка, в наибольшей степени влияющих на ВСОЧ (рис. 3). Этими параметрами оказались: ударный объём ЛЖ; фракция укорочения ЛЖ; индекс массы миокарда ЛЖ.

Рис. 3. Поведение параметров эхокардиографии в трехмерном фазовом пространстве состояний. А - группа мужчин, не занимающихся спортом; Б - группа мужчин, занимающихся ациклическими видами спорта; В - группа мужчин, занимающихся циклическими видами спорта

Особенности суточного профиля артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре

Состояние вазореактивности оценивалось по результатам суточного мониторирования артериального давления с оценкой типа суточного профиля (СПАД). Распределение мужчин молодого возраста по суточному профилю артериального давления представлено на рисунке 4.

В контрольной группе лиц, не занимающихся спортом физиологический тип СПАД «dipper» составил 87%; недостаточное снижение АД в ночное время «nondipper»- 13%.

У спортсменов циклических видов спорта «dipper» составили 80%; «nondipper» - 13%; выявлен тип с избыточным снижением АД в ночное время «overdipper» - 7%.

Наиболее часто патологические типы СПАД выявлены в группе спортсменов ациклических видов спорта, в которой «dipper» составили -73%; «nondipper» - 23%; «overdipper» - 4%.

Анализ вегетативной регуляции, свидетельствует о достоверно большем числе «симпатотоников» в группе юношей, не занимающихся спортом (75%) и спортсменов ациклических видов спорта (70%) по сравнению со спортсменами циклических видов спорта (40%) (рис. 5).

Среди всех «overdippers» зарегистрирована высокая симпатическая активность ВРС, также, как среди «поп dippers» из числа нетренирую-щихся лиц контрольной группы (рис. 6).

не занимающиеся спортом

ациклические тренировки

циклические тренировки

■поп-dipper Dover-dipper Рис. 4. Суточный профиль артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса и лиц, не занимающихся спортом

не занимающиеся спортом

ациклические тренировки

циклические тренировки

дщ- симпатикотония | |- нормотоммя §Ц -парасимпатикотония

Рис. 5. Типы вегетативной регуляции у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса и лиц, не занимающихся спортом

dipper

нетрен ацик

симпатикотония

Рис. 6. Типы вегетативной регуляции при различных вариантах суточного профиля артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса и лиц, не занимающихся спортом

rtortdipper

I03K 8Ж

25%

054

нетрен ацик ЦИК I ! нормотония

overdfpper

яцпк цикл

| парасимпатикотония

Среди «попсііррегз» из лиц, занимающимися ациклическими видами спорта также выявлено преобладание «симпатотоников» 86% и всего 14% «парасимпатотоников». В группе спортсменов с циклической направленностью тренировочного процесса, среди «попсіірреге» 50% составили «симпатотоники» и 50% - «нормотоники».

Биоинформационный анализ параметров суточного профиля артериального давления дал возможность представить и рассчитать в ФПС с выбранными фазовыми координатами параметры квазиаттрактора состояния динамической системы (табл. 6).

В качестве координат были выбраны 12 основных параметров суточного профиля АД: САД24ч, САДдень, САДН0ЧЬ; ДАД24ч, ДАДдС„ь, ДАДН0ЧЬ; СрАД24ч, СрЛДдемь, СрАДН0ЧЬ; ЧСС24ч, ЧСС день? ЧССН0,{Ь.

Таблица 6

контроль

Количество измерений N = 48; Размерность ФП = 12

IntervalX0= 29.00 IntervalX 1=28.00 IntervalX2= 28.00 IntervalX3= 42.00 IntervalX4= 31.00 lntervalX5= 26.00 lntervalX6= 27.00 IntervalX7= 39.00 IntervalX8= 33.00 Interva]X9= 96.00 fntervalX10=31.00 IntervalXl 1=35.00 Asymmetry X0= 0.09 AsymmetryXl= 0.25 AsymmetryX2= 0.12 AsymmetryX3= 0.14 Asymmetry X4= 0.11 AsymmetryX5= 0.25 AsymmetryX6= 0,11 Asymmetry Х7Я 0.13 AsymmetryX8= 0 14 Asymmetry X9= 0.35 AsymmetryX10= 0 14 AsymmetryXl 1= 0 01

General asymmetry value rX=37,U; General V value vX=2,79*10"

ациклические виды спорта

Количество измерений N = 60

Размерность ФП = 12

ltlîervalX0= 45 00 IntervaIXl-= 28.00 !ntervalX2= 36 00 IntervalX3= 32.00 IntervalX4= 45.00 lntervalX5= 28 00 lntervalX6= 35.00 Interval Х7= 35.00 IntervaîX8= 45.00 IntervalX9= 36.00 IntervalX10= 44.00 Interva!Xll= 33.00 AsymmetryX0= 0 03 AsymmetryXl= 0.08 AsymmetryX2= 0 06 AsymmetryX3= 0.08 AsymmetryX4= 0.08 AsymmetryX5= 0.06 AsytnmetryX6- 0 04 AsymmetryX7= 0.12 AsyinmetryX8= 0.09 Asymmetry X9= 0.00 AsynimetryX10=0,02 AsymmetryX] 1= 0,01

General asymmetry value rX=8,26; General V value vX^S,27*10"

циклические виды спорта

Количество измерений N = 30

Размерность ФП = 12

IntervatX0= 29.00 IntervalXl= 17.00 IntervaIX2= 28.00 lnrervalX3= 30.00 ln(ervalX4= 26.00 IntervalX5= 20,00 IntervaIX6= 28.00 IntervalX7= 34.00 Interva!X8= 33.00 IntervalX9= 19.00 InterealXI0= 26.00 IntervalXl 1=30.00 AsymmetryX0= 0.15 AsymmetryXl= 0.02 Asymmetry X2= 0,22 Asymmetry X3= 0,10 Asymmetry X4= 0.11 AsymmetryX5= 0.08 AsymmetryX6= 0.17 AsymmetryX7= 0.11 AsymmetryX8-0 18 AsymmetryX9= 0 13 AsymmetryX10= 0.30 AsymmetryXI 1=0.08

General asymmetry value rX=14,S 4; General V value vX=l,00*10"

Примечание: General asymmetry value rX - общий показатель асимметрии; General V value vX - объем параллелепипеда.

При сравнении объемов квазиаттракторов в группах с разной направленностью тренировочного процесса было установлено, что общий объем параллелепипеда, ограничивающего квазиаттракторы у спортсменов

циклических видов спорта (уХ= 1,00*1017) на порядок меньше чем у спортсменов ациклических видов спорта и нетренирующихся лиц ОХ=5,27*1018; уХ=2,79*1018). Меньший объем квазиаттракторов свидетельствует о снижении хаотичности изучаемых показателей у лиц, занимающихся циклическими видами спорта.

Общий показатель асимметрии для контрольной группы (гХ=37,11) был в 2,5 раз выше, чем таковой у спортсменов с циклической направленностью тренировочного процесса (гХ= 14,84), и в 4,5 раза выше, чем у спортсменов ациклических видов спорта (гХ=8,26), что указывает на меньший разброс стохастических и хаотических параметров аттракторов спортсменов, тренирующихся в Югре.

Построение графиков фазовых пространств имело в основе выделение параметров порядка, в наибольшей степени влияющих на ВСОЧ. Этими параметрами оказались: САДдень, САДН0ЧЬ, СрАДночь.

Рис. 7. Поведение параметров суточного профиля артериального давления в трехмерном фазовом пространстве состояний. А - группа мужчин, не занимающихся спортом; Б - группа мужчин молодого возраста, занимающихся ациклическими видами спорта; В - группа мужчин молодого возраста, занимающихся циклическими видами спорта.

Установлены качественные различия между параметрами квазиаттракторов у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса и нетренированных лиц в Югре. Таким образом, установлено различие между параметрами указывают на негативную тенденцию вегетативной регуляции и вазореактивности у спортсменов ациклических видов спорта.

1. У спортсменов циклических видов спорта в Югре преобладает парасимпатическая активность в регуляции ритма сердца по показателям вариационной пульсометрии (ИВР, ИН), временного (ШУ[88Б; БОМТч!) и спектрального (НР) анализа кардиоинтервалографии. При ациклических тренировках и у лиц, не занимающихся спортом, наблюдается более высокая симпатическая активность, сопровождающаяся нарушениями вазореактивности.

ВЫВОДЫ

2. При сравнении объёмов квазиаттракторов параметров эхокардиогра-фии у спортсменов циклических видов спорта объёмы квазиаттракторов имеют меньшие значения, чем при ациклических нагрузках. При занятиях ациклическими видами спорта наблюдается повышение индекса массы миокарда, снижение систолической функции левого желудочка по сравнению с нетренированными лицами и спортсменами циклическими видами спорта.

3. Характер тренировочного процесса оказывает влияние на вазореак-тивность: патологические типы суточного профиля артериального давления при занятиях циклическими видами спорта встречаются в 20%, при занятиях ациклическими видами спорта в 27%, в группе лиц, не занимающихся спортом в 13%. Распределение мужчин молодого возраста по типу суточных кривых в контрольной группе лиц, не занимающихся спортом: «dipper» - 87%; «nondipper» - 13%; спортсмены циклических видов спорта: «dipper » - 80%; «nondipper» -13%; «overdipper» - 7%; спортсмены с преобладанием ациклической двигательной активности: «dipper» - 73%; «nondipper» - 23%; «over-dipper» - 4%.

4. Повышение симпатической активности вегетативной нервной системы

сопровождается формированием патологического суточного профиля артериального давления типа «overdipper»it «nondipper»yKa3bmaeT на синдром перенапряжения.

5. Результаты биоинформационного анализа показывает большую стабильность параметров вегетативной регуляции, системной гемодинамики и вазореактивности при занятиях циклическими видами спорта по сравнению со спортсменами ациклических видов спорта и нетренирующимися лицами, что позволяет рассматривать циклические тренировки как оптимальные в климатических условиях Югры.

6. Биоинформационный анализ вегетативной регуляции ритма сердца и вазореактивности позволяет определить алгоритм коррекции тренировочного процесса при выявлении нарушений регуляции и функционального состояния сердечно-сосудистой системы с учётом характера вида спорта и региональных особенностей гемодинамики.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Спортсменам ациклических видов спорта, тренирующимся в условиях Югры, необходима коррекция тренировочного процесса с увеличением доли циклических нагрузок при выявлении отклонений вектора состояния организма человека с помощью биоинформационного анализа.

При выявлении симпатической активности, сопровождающейся нарушениями вазореактивности, формированием патологических типов суточного профиля артериального давления необходима коррекция тре-

нировочного процесса с увеличением доли физических нагрузок и контроля эффективности реабилитации спортсменов с помощью биоинформационного анализа.

Разработан алгоритм диагностики и коррекции сердечно-сосудистых нарушений у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре,

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Сафин P.M. Биоинформационный анализ вариабельности сердечного ритма у спортсменов разной направленности тренировочного процесса в Югре / P.M. Сафин, М.А. Попова, A.A. Говорухина и др. // В мире научных открытий. - 2012. - Т. 25, №. 1. - С. 62-79.

2. Сафин P.M. Биоинформационный анализ функционального состояния позвоночника у мужчин молодого возраста с соединительнотканными дисплазиями сердца / М.А. Попова, А.Ю. Дронь, H.A. Вологжанина, P.M. Сафин // Вестник новых медицинских технологий. - Т. XIX, № 1.-2012.-С. 153-155.

3. Сафин P.M. Эндотелийзависимая вазореактивность у юношей призывного возраста в условиях высоких широт / М.А. Попова, H.A. Вологжанина, А.Ю. Дронь, P.M. Сафин // Кардиология в Беларуси. -2011.-№5(18)-С. 301.

4. Сафин P.M. Диастолическая функция сердца у юношей призывного возраста в условиях высоких широт / М.А. Попова, H.A. Вологжанина, P.M. Сафин, А.Ю. Дронь // Кардиология в Беларуси. - 2011. -№5 (18)-С. 302.

5. Сафин P.M. Типы суточного профиля артериального давления у юношей призывного возраста в условиях высоких широт / М.А. Попова, H.A. Вологжанина, P.M. Сафин // Кардиология в Беларуси. - 2011-№5 (18)-С. 303.

Публикации в прочих журналах и научных сборниках:

1. Сафин P.M. Изменение сердечного ритма у студентов при смене уровня учебных нагрузок в условиях внедрения инновационной образовательной системы на территории ХМАО - Югры / М.А. Попова, А.Э. Щербакова, P.M. Сафин и др. // Вестник СурГПУ. - 2009. - № 1 (4).-С. 5-11.

2. Сафин P.M. Системный анализ вегетативного гомеостаза студентов в условиях внедрения инновационных образовательных технологий / P.M. Гимазов, A.A. Говорухина, P.M. Сафин и др. // Ученые заметки ТОГУ.-2010.-Т. 1, № 1.-С. 130-133.

3. Сафин P.M. Показатели качества жизни и психологического состояния учащихся 11 классов МОУ лицея №3 г. Сургута при различном уровне учебных нагрузок / А.Ю. Дронь, P.M. Сафин, А.Э. Щербакова // Экологический мониторинг и биоразнообразие. - 2010. - Т. 5, № 1-С. 136-138.

4. Сафин P.M. Показатели вариабельности ритма сердца у детей 11-12 лет Сургута с различными типами вегетативной регуляции / P.M. Сафин, А.Э. Щербакова, А.Ю. Дронь // Экологический мониторинг и биоразнообразие. - 2010. -Т. 5. - № 1 - С. 145-146.

5. Сафин P.M. Коррекция функционального состояния позвоночника у студентов специальной медицинской группы средствами лечебной физической культуры / А.Ю. Дронь, P.M. Гимазов // Наука и инновации XXI века: Материалы X окружной науч.-практ. конф. молодых ученых. - Т. 1. - Сургут, 2010. - С. 67-68.

6. Сафин P.M. Оценка функционального состояния студентов педагогического вуза / А.Ю. Дронь // Наука и инновации XXI века: Материалы XI окружной науч.-практ. конф. молодых ученых. - Сургут, 2010. - С. 63-64.

7. Сафин P.M. Показатели вариабельности сердечного ритма у спортсменов разной направленности тренировочного процесса в условиях Тюменского Севера / М.А. Попова, P.M. Сафин, H.A. Вологжанина и др. // Тезисы докладов II Международного конгресса «Кардиология на перекрестке наук» совместно с V Международным симпозиумом по эхокар-диографии и сосудистому ультразвуку - Тюмень, 2011. - С. 255-256.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление

БДС - биологическая динамическая система

ВСО - вектор состояния организма

ВРС - вариабельность ритма сердца

ДАД - диастолическое артериальное давление

ММ лж - масса миокарда левого желудочка

ИММлж - индекс массы миокарда левого желудочка

КРГ - кардиоритмография

САД - систолическое артериальное давление

сдц - среднее динамическое давление

ТХС - теория хаоса и синергетики

УОлж - ударный объем левого желудочка

ФВ лж - фракция выброса левого желудочка

ФПС - фазовое пространство состояний

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЭКГ - электрокардиография

ЭхоКГ - эхокардиография

X2 - критерий хи-квадрат

т - ^-критерий

САФИН Руслан Маратович

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (биологические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано п печать 25.04.2012 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,3. Печать трафаретная. Тираж 100. Заказ П-45.

Отпечатано полиграфическим отделом издательского центра СурГУ. г. Сургут, ул. Энергетиков, 8. Тел. (3462) 76-30-67.

ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО - Югры» 628400, Россия, Ханты-Мансийский автономный округ, г. Сургут, пр. Ленина, 1. Тел. (3462) 76-29-00, факс (3462) 76-29-29

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Сафин, Руслан Маратович, Сургут

61 12-3/980

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ»

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И ВАЗОРЕАКТИВНОСТИ У СПОРТСМЕНОВ С РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТЬЮ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА

ВЮГРЕ

Сафин Руслан Маратович

03.01.09 - математическая биология, Биоинформатика (биологические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор М.А. Попова

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.............................................................. 4

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................. 5

ГЛАВА 1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СПОРТСМЕНОВ -МЕДИ КО - ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА СПОРТА НА СЕВЕРЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)................................. 11

1.1. Влияние климатогеографических условий на состояние сердечно-сосудистой системы и вегетативной регуляции сердца................................................................................................. 11

1.2. Особенности сердечно-сосудистой системы и вегетативной регуляции сердечного ритма у спортсменов, тренирующихся в Югре............................................................................. 14

1.3. Суточный мониторинг артериального давления как интегральный метод изучения вазореактивности сердечно-сосудистой системы................................................ 21

1.4. Морфофункциональные особенности сердца спортсменов........ 26

1.5. Вектор состояния организма человека в рамках теории фазатона мозга.................................................................................................... 37

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................... 42

2.1. Общая характеристика обследованных лиц........................... 42

2.2. Инструментальные методы исследования.............................. 44

2.2.1. Суточный мониторинг артериального давления............................................44

2.2.2. Эхокардиография......................................................................................................................46

2.2.3. Кардиоинтервалография......................................................................................................48

ГЛАВА 3 ОСОБЕННОСТИ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА, ВАЗОРЕАКТИВНОСТИ И МОРФО ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ С РАЗНОЙ НАПРАВЛЕННОСТЬЮ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА В ЮГРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОИНФОРМАЦИОННОГО

АНАЛИЗА (РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ)........................... 58

3.1. Особенности вариабельности сердечного ритма у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре с использованием биоинформационного анализа..................... 58

3.2. Особенности морфофункциональных показателей сердца у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре с использованием биоинформационного анализа................................................................................................. 70

3.3. Особенности суточного профиля артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре с использованием биоинформационного анализа................................................................................................. 88

ВЫВОДЫ.................................................................................... 100

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.............................................. 102

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................... 104

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление

БДС - биологическая динамическая система

ВСО - вектор состояния организма

ВРС - вариабельность ритма сердца

ДАД - диастолическое артериальное давление

ММ лж - масса миокарда левого желудочка

ИММ лж - индекс массы миокарда левого желудочка

КРГ - кардиоритмография

САД - систолическое артериальное давление

СДД - среднее динамическое давление

ТХС - теория хаоса и синергетики

УО лж _ ударный объем левого желудочка

ФВ лж - фракция выброса левого желудочка

ФПС - фазовое пространство состояний

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЭхоКГ - эхокардиография

Н - критерий Крускала -Уоллиса

1 - критерии хи-квадрат

г - г-критерий

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Экстремальный характер климатических факторов в северных регионах России оказывает негативное воздействие на формирование адаптационных механизмов перестройки сердечно-сосудистой системы организма человека [2; 11; 26; 38].

Многочисленными исследованиями показано, что в северных регионах наблюдается истощение регуляторных механизмов функционирования сердечно-сосудистой системы, в частности, повышение активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, изменение вазореактивно-сти, функциональные нарушения миокарда [12; 53; 56;62; 66; 67]. Поддержание удовлетворительного состояния вегетативных функций является важнейшим показателем успешности процессов адаптации, особенно при оценке эффективности различных видов спортивных нагрузок [81; 132].

Направленность тренировочного процесса оказывает существенное влияние на все системы организма спортсмена, но наибольшие изменения наблюдаются в тех системах и органах, которые вносят значительный вклад в достижение конечного результата. По мнению Ф.М. Меерсона (1993) именно направленность тренировочного процесса выступает главным и определяющим фактором в организации функции аппарата кровообращения. Организм спортсмена по целому ряду признаков можно считать моделью адаптации к мышечным нагрузкам. Для оценки функциональных резервов организма и особенностей регуляции в настоящее время в прикладной физиологии, спортивной медицине и клинической практике активно используется методика изучения вариабельности ритма сердца [41; 130].

ды нагрузок являются чрезмерными и нерациональными при гипокомфорт-ных климатических условиях. Представляет научно-практический интерес изучение вектора состояния организма (ВСО) спортсменов в фазовом пространстве на основе комплексного исследования вариабельности сердечного ритма, вазореактивности, морфофункциональных показателей сердца при циклических и ациклических физических нагрузках у спортсменов, тренирующихся в Югре с позиции биоинформационного анализа.

Цель исследования

Выявить особенности регуляторных и морфофункциональных показателей сердца у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре.

Задачи исследования

Научная новизна

1. Впервые на основании комплексного обследования сердечно-сосудистой системы определены вегетативная регуляция ритма сердца, морфофунк-циональные показатели сердца, суточный профиль артериального давления у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре.

3. Впервые с позиций биоинформационного анализа изучено влияние направленности тренировочного процесса на показатели вегетативной регуляции сердечного ритма, вазореактивности и морфологических показателей сердца у спортсменов, тренирующихся в климатоэкологических условиях Югры. Показана эффективность новых синергетических методов в таких расчетах.

4. Впервые на основании системного компартментно-кластерного анализа определены наиболее значимые маркеры изменения вариабельности сердечного ритма (УЬБ - очень низкочастотные колебания; НБ - высокочастотные колебания; Мо - мода), показателей суточного мониторинга артериального давления (САД^; САДН0ЧЬ; СрАДН0ЧЬ) и эхокардиографии (УОлж - ударный объем левого желудочка; ФУЛж - фракция укорочения левого желудочка; ИММЛЖ - индекс массы миокарда левого желудочка) при ациклических и циклических видах тренировочного процесса.

Практическая значимость работы

2. Ранжирование показателей вегетативной регуляции сердечного ритма, суточного профиля артериального давления и эхокардиографии с помощью системного компартментно-кластерного анализа позволяет минимизировать число измеряемых параметров и использовать наиболее значимые из них в процессе мониторинга физического состояния спортсменов, тренирующихся в Югре.

Основные положения, выносимые на защиту

2. Повышение симпатической активности сопровождается изменением характера суточного профиля артериального давления с появлением патологических типов «попсНррег» и «оуегсИррег», свидетельствующих о синдроме спортивного перенапряжения.

Декларация личного участия автора заключается в получении первичных материалов при обследовании спортсменов в группах сравнения, проведении исследований вариабельности сердечного ритма, обработки полученных результатов. Автором самостоятельно осуществлена статистическая обработка данных, расчет параметров квазиаттракторов ВСО мужчин молодого возраста с разной направленностью тренировочного процесса, их интерпретация с позиций теории хаоса и синергетики и анализ данных.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на XI окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут,

2010); региональной научно-практической конференции «Профессия педагога в условиях модернизации образования» (Сургут 2010), окружной научно-практической конференции «IX Знаменские чтения» (Сургут, 2010), 2-й международной научно-практической конференции «Экологический мониторинг и биоразнообразие» (Ишим, 2010); XX окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2011); II Международном конгрессе «Кардиология на перекрестке наук» совместно с VI Международным симпозиумом по эхокардиографии и сосудистому ультразвуку (Тюмень,

2011); II Евразийском съезде кардиологов (Минск, 2011).

ГЛАВА 1

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СПОРТСМЕНОВ -МЕДИКО - ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА СПОРТА НА СЕВЕРЕ

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Влияние климатогеографических условий на состояние сердечно-сосудистой системы и вегетативной регуляции сердца

Согласно статье 11 Закона РФ от 19.02.93 № 4520-1, к Крайнему Северу отнесены территории севернее полярного круга (66°33' с.ш.). Ханты-Мансийский автономный округ - Югра расположен в центральной части Западно-Сибирской равнины. Постановлением Совета Министров СССР от 10 ноября 1967 года территория Ханты-Мансийского автономного округа приравнена к районам Крайнего Севера [57].

Экстремальный характер климатических факторов в северных регионах России оказывает определенное воздействия на формирования адаптационных механизмов перестройки сердечно - сосудистой системы организма человека [2, 10, 11, 21, 26, 38]. Поддержание удовлетворительного состояния вегетативных функций являются важнейшим показателем успешности процессов адаптации. Сердечно-сосудистая система служит индикатором адаптационных реакций всего организма [47, 70, 82]. Ритм и сила сердечного сокращения, регулируемые через симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы, очень чутко реагируют на любые стрессор-ные воздействия, в том числе и на изменения условий внешней среды [18, 19, 79, 100].

Для Сургута (60° с.ш.) характерна типичная для климатической зоны Тюменского Севера экстремальность климата, характеризуется суровой продолжительной зимой, длительными залеганиями снежного покрова, короткими переходными сезонами, поздними весенними и ранними осенними заморозками, коротким и холодным летом. Суровость климата объясняется поло-

жением в высоких широтах и близости Северного Ледовитого океана, что проявляется в неравномерном поступлении суммарной солнечной радиации в течение года, низких зимних температурах воздуха и больших годовых амплитудах температуры [2].

Продолжительность зимнего периода на территории округа около 7 месяцев. Температурный режим зимы значительно более суров, чем в Европейской части страны. Средняя температура января составляет - 18°-20°С. На Европейской части такие температуры наблюдаются только за Полярным кругом. Минимальные температуры достигают -50°С. Зимой антициклоны чередуются с атлантическими циклонами. Циклоническая деятельность сопровождается снегопадами и сильными ветрами. Летом по сравнению с зимой резко меняются условия циркуляции атмосферы - вместо южных преобладают северные ветры, с которыми переносится воздух из Арктики. Средняя температура июля, поэтому, не выше +13°-16°С. В течение года проявляется характерный для континентальных районов летний максимум осадков [9, 17, 26].

Длительный и напряженный процесс приспособления человека к гипо-комфортным условиям Крайнего Севера приводит к глубокой перестройке всех регуляторных, физиологических и обменных процессов организма человека. Согласно концепции теории адаптации, здоровье оценивается степенью адаптированности организма к условиям окружающей среды [50]. Такой подход определяет необходимость выявления нарушений адаптационных механизмов, вследствие чего можно установить, как далеко от возможного срыва адаптации [21, 37, 47, 61].

Характер адаптивных реакций человека в ответ на действие разнообразных экологических и социальных факторов окружающей среды в различных климатических зонах является предметом пристального внимания специалистов в области физиологии, медицины, кибернетики, а также психологии и педагогики [9, 20, 134].

Крайний Север и районы приравненные к нему относятся к регионам, которые характеризуются природной экстремальностью среды. При этом экстремальность среды рассматривается как чрезвычайное в отношении неблагоприятного влияния на человека [12, 37].

Организм человека в условиях высоких широт приспосабливается к низким температурам. Для жителей северных регионов характерно постоянное состояние метаболической гипоксии, которое не связанно напрямую с содержанием кислорода в атмосфере. Гипоксия на Севере носит характер метаболический и связана с нарушением активности дыхательных ферментов под действием экстремальных метео-геофизических факто�

Информация о работе

Сафин, Руслан Маратович
кандидата биологических наук
Сургут, 2012
ВАК 03.01.09

Диссертация

Биоинформационный анализ вариабельности сердечного ритма и вазореактивности у спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса в Югре - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы