1.2.5 Определение интенсивности тренировочной нагрузки по ЧСС
«В настоящее время планирование тренировочных нагрузок (объём и интенсивность) проводится подчас не только в метрах или каких – либо других единицах, но и по ЧСС.»[6]
Существует несколько физиологических методов определения интенсивности нагрузки при выполнении глобальных циклических упражнений (например, бег, велосипедный спорт) в процессе тренировки выносливости. Они основаны на определённой связи между интенсивностью аэробной нагрузки и физиологическими показателями во время её выполнения. Ввиду общей простоты и изученности чаще используется ЧСС.
В основе определения интенсивности тренировочной нагрузки по ЧСС лежит прямая связь между ними : чем больше аэробная циклическая нагрузка, тем выше ЧСС. Для определения интенсивности нагрузки используют относительные показатели ЧСС: относительная рабочая ЧСС или относительный рабочий прирост ЧСС, которые описаны в таблице3.
Таблица3. Относительные показатели ЧСС.
| Относительная рабочая ЧСС | Относительный рабочий прирост ЧСС |
(%ЧССмакс) – это выраженное в % отношение ЧСС во время нагрузки, т.е. рабочей ЧСС (ЧССр), к максимальной для данного человека ЧСС (ЧССмакс): %ЧССмакс = ЧССр/ЧССмакс*100% |
(ЧССорп) – это выраженное в процентах отношение рабочего прироста ЧСС (ЧССрп) к пульсовому рабочему резерву (ЧССрз): ЧССорп = ЧССрп/ЧССрз*100%, Если ЧССрабочего прироста=90уд/мин, а ЧССрабочего резерва = 130 уд/мин то ЧССорп составляет почти 70% (90/130*100%) . |
| Рабочая ЧСС(ЧССр) должна регистрироваться во время выполнения тренировочного упражнения или на протяжении первых 10 секунд сразу после его окончания. | Рабочим приростом ЧСС (ЧССрп) называется разница между ЧССрабочей и ЧССпокоя : ЧССрп=ЧССр-ЧССп Если ЧССрабочая составляла 160 уд/мин, ЧССпокоя-70уд/мин,то ЧССрп = 90 уд/мин (160-70) |
Приближенно ЧССмакс рассчитывается по формуле: ЧССмакс= 220- возраст(в годах). Например, у мужчины 50 лет ЧССмакс в среднем равна 170 уд/мин(220-50). Однако, надо иметь в виду довольно значительные различия ЧССмакс у разных людей даже одного и того же возраста. |
Пульсовой рабочий резерв (ЧССрз) – разница между ЧССмакс и ЧСС в условиях полного покоя у данного человека (ЧССп): ЧССрз = ЧССмакс – ЧССп. Например, у спортсмена с ЧССмакс = 200 уд/мин, и ЧССп, равной 70 уд/мин, ЧССрз составляет 130 уд/мин (200-70) |
При определении интенсивности тренировочных нагрузок по ЧСС используются три показателя : пороговая, пиковая и средняя ЧСС. Пороговая ЧСС – это наименьшая ЧСС (интенсивность),ниже которой не возникает тренирующего эффекта. Пиковая ЧСС – это наибольшая ЧСС (интенсивность), которая может быть достигнута, но не должна быть превышена в процессе тренировки. Средняя ЧСС – это ЧСС, которая соответствует средней интенсивности нагрузки данного тренировочного занятия. При определение интенсивности тренировочных нагрузок для молодых здоровых женщин и мужчин, занимающихся физкультурой, можно ориентироваться на относительные показатели ЧСС,приведенные в таблице 4.
Таблица 4. Примерные относительные показатели ЧСС для тренировки выносливости.
| Показатель | Относительная ЧСС,% | Относительный рабочий прирос ЧСС, % |
Порогов. ЧСС Пиковая ЧСС Средняя ЧСС |
75 95 85 – 95 |
60 90 80 – 90 |
Чем ниже уровень функциональной подготовленности (выносливости) человека, тем ниже должна быть интенсивность (абсолютная и относительная) тренировочной нагрузки: тренировочные занятия должны проходить при более низких относительных уровнях скорости потребления кислорода (%МПК) и ЧСС (%ЧССмакс или ЧССорп). Так, начинать заниматься бегом рекомендуется на уровне 50%-60% МПК или 60%-70% ЧССмакс.[3]
Простая формула для определегния тренировочной нагрузки по ЧСС 180-возраст. По мере роста тренированности относительная интенсивность нагрузки должна постепенно увеличиваться до 80-85 %МПК (до 95% ЧССмакс).[3] Примерные величины тренировочной ЧСС для людей разного возраста, рассчитанные по ЧССорп, приведены в таблице5.(ЧССпок принята за 75уд/мин.) [3]
Таблица 5. Примерные величины тренировочной ЧСС для людей разного возраста.
| Возраст лет | ЧСС макс уд/мин. | Пороговая ЧСС | Пиковая ЧСС | Средняя ЧСС |
20 – 29 30 – 39 40 – 49 50 – 59 60 – 69 |
190 185 180 170 160 |
144 141 138 132 126 |
179 174 170 161 152 |
155 152 149 141 135 |
1.2.6 Врачебная оценка реакции на нагрузку по ЧСС
ЧСС и АД чаще всего используется для оценки состояния ССС. Считается что по ЧСС можно определить энергетическую стоимость работы. Принято считать, что увеличение ЧСС до 100-130 уд/мин наблюдается при нагрузке небольшой интенсивности, от 140 до 170- при средней , от 180 до 200- характеризует предельную нагрузку[4].
Оценка степени реакции на нагрузку должна обязательно учитывать не только её интенсивность, но и длительность. У людей с различным уровнем функционального состояния качественной разницы в реакции на нагрузку нет, разница есть только количественная. У больного, которому дали нагрузку в 10-20 шагов может быть такая же ЧСС и ЧД, как и у спортсмена, пробежавшего 100м. Исследование ССС является основным при врачебном контроле.
ССС обладает рядом механизмов, обеспечивающих доставку О2 к работающим мышцам и выведение из тканей СО2. Прежде всего, это гемодинамические факторы: увеличение ЧСС, СО , ускорение кровотока в 3 раза (эритроцит проходит большой круг кровообращения за 8сек вместо 24сек в покое), увеличение массы циркулирующей крови, а также изменение АД. Сердце спортсмена приспосабливается к длительной нагрузке в основном за счёт увеличения СО, меньше за счёт увеличения ЧСС. У нетренированных людей –больше за счёт увеличения ЧСС. Однако при нагрузке, требующей максимального напряжения в течение короткого времени (например, при спринте), сердце спортсмена может сокращаться с частотой, доходящей до 200 в минуту.
«Сочетание увеличения ЧСС, повышения максимального, уменьшение минимального и пульсового АД свидетельствует о хорошей приспособляемости к физической нагрузке. Другие изменения (например, резкое увеличение ЧСС, снижение максимального, повышение минимального и уменьшение пульсового АД) являются показателями плохой адаптации к нагрузке». [7]
Разные величины сдвигов ЧСС зависят и от степени подготовки. При медицинском обследовании изменение ЧСС на первой минуте после нагрузки определяется в % к исходной величине. ЧССпокоя принимается за 100%, разница в её величинах до и после нагрузки за Х. Составив пропорцию, определяют на какую величину (%) увеличилась ЧСС. После 20 приседаний ЧСС в норме увеличивается в пределах 60-80% от исходного, после 2-х минутного бега- не более чем на 100%. Увеличение ЧСС выше этих цифр свидетельствуют об ухудшении функциональной способности сердца. При функциональной неполноценности ССС, при переутомлении, после заболеваний у спортсменов может наблюдаться гипотоническая или астеническая реакция на нагрузку. Процент увеличения ЧСС велик и составляет 120-150%, в то время как пульсовое давление повышается всего на 12-25% или даже снижается. Такая реакция считается неблагоприятной, потому что повышение функции кровообращения происходит не за счёт увеличения СО, а за счёт увеличения ЧСС.
У спортсменов при перенапряжении или переутомлении возможна гипертоническая реакция на нагрузку (значительное увеличение АДмакс и ЧСС). В основе гипертонической реакции -повышение периферического сопротивления.
У лиц старших возрастов, у спортсменов при переутомлении ухудшается реакция ССС к скоростной нагрузке. Увеличение ЧСС происходит за счёт неспособности быстро перераспределить кровь к работающим мышцам.
У здоровых спортсменов после очень тяжёлой мышечной работы, у лиц, перенёсших инфекционные заболевания, в норме у подростков и юношей возможна дистоническая реакция на нагрузку. При увеличении ЧСС и АДмакс (до 200мм рт.ст.) АДмин доходит до нуля, то есть определяется феномен бесконечного тона. Тон этот является следствием звучания стенок сосудов.
В медицине всё чаще оспаривают тот факт, что признаком высокого уровня состояния ССС является брадикардия. Поэтому если ЧСС у спортсмена меньше 30-40 уд/мин, то он обязательно должен быть подвергнут тщательному врачебному исследованию.
1.3 Систолический объём
Систолический объём (СО)- это количество крови, выбрасываемое каждым из желудочков сердца при одном сокращении (одну систолу). Эта величина, вместе с минутным объёмом крови (МОК) и периферическим сопротивлением является основным показателем центральной гемодинамики. СО характеризуется развитием неспецифических адаптивных реакций к стрессору (раздражителю) - (повышение уровня адреналина, глюкокортикоидов, уровня обмена веществ, формирующих гуморальный фон для адаптивных перестроек)[7].
1.3.1Теоретический расчёт систолического объёма сердца
Проведя приблизительные расчёты, можно вычислить соответствие между объёмом сердца, максимальным систолическим (ударным) объёмом и сердечным выбросом (минутным объёмом). Измеряя объём сердца, можно представить, что этот объём состоит из объёма четырёх камер сердца и объёма самой сердечной мышцы. Согласно медицинским заключениям, масса сердца у человека в среднем составляет 310грамм, а у активно тренирующихся спортсменов колеблется в пределах 300-550 грамм.[2]
1.Масса сердца зависит от объёма (согласно физической формулы m=ρ*V,где m-масса, ρ - плотность,V-объём).
2. Если учитывать, что плотность мускулатуры сердца больше единицы, то согласно формуле, следующей из вышеуказанной V=m/p, объём миокарда в миллилитрах чуть меньше его массы в граммах.
3. Пусть ρ =1,033 – приблизительное значение плотности сердечной мышцы, m=310грамм - значение массы сердца, тогда объём миокарда, вычисленный по формуле V=310/1,033 приблизительно равен 300мл.
В таблице 6 приведён заключительный этап расчёта объёма сердца.
4. Если взять диастолический объём сердца (графа1 таблицы6) и вычесть из него приблизительное значение объёма миокарда (графа2 таблицы6), то получим суммарный объём четырёх камер.
5.Если делить эту цифру на 4 , получим приблизительно максимальный анатомический объём левого желудочка. Это можно назвать анатомическим ударным (систолическим) объёмом. Такие расчётные значения представлены в графе 3 таблицы 6.
Объём сердца (диастолический объём) у нетринерованных людей составляет в среднем 600-800 мл, а у спортсменов – до 1200 мл. Увеличение размеров сердца встречается у спортсменов-аэробников. Максимально известное значение 1700мл связано с названием «бычье сердце».[7]
Фактически сердце никогда не опорожняется в систоле до конца. Если считать, что минимальный остаточный объём крови в конце систолы составляет 10-15мл[2], получим анатомо-физиологический максимум (графа4 таблицы 6).
Таблица 6. Зависимость теоретического максимума систолического объёма (СО) крови от величины сердца.
| Диастолический объём сердца, мл | Предполагаемая масса миокарда, г | Анатомический СО, мл | Анатомо- физиологический максимум СО, мл |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 |
450 400 350 300 275 250 225 200 175 |
212 200 187 175 156 137 118 100 82 |
200 190 177 165 146 127 108 95 80 |
Графическое выражение зависимости максимальных систолических и минутных объёмов крови от диастолического объёма сердца (размера сердца) (HV) представлено на рисунке 2.
Рисунок 2.Максимальные теоретически возможные значения МОК и СО в зависимости от диастолического объёма сердца (HV).
Расчётный СО можно получить также зная СВ (МОК) и ЧСС. (СО=СВ/ЧСС) При максимально интенсивной физической нагрузке у спортсменов пульс приблизительно повышается до 180 уд/мин. Если допускать, что сердце при такой частоте сокращения способно сохранить максимальный систолический объём, получим значения СО, представленные в таблице7.
Таблица 7. Величина систолического объёма крови в зависимости от минутного объёма крови, при частоте сердечных сокращений 180 уд/мин.
| МОК, л/мин | 36 | 34 | 32 | 30 | 28 | 26 | 24 | 22 | 20 | 18 | 16 |
| ЧСС | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 |
| СОК, мл | 36000/180=200 и т.д. | 188 | 177 | 166 | 155 | 144 | 133 | 122 | 111 | 100 | 89 |
1.3.2 СО в покое и при физической нагрузке
СО в покое у нетренированных мужчин составляет в среднем 70-80мл/уд, у тренированных-90 мл/уд, у выдающихся спортсменов-100-120мл/уд. [3]
Наибольшие значения СО наблюдаются при максимальной аэробной нагрузке. СО у нетренированных молодых мужчин не превышает 120-130мл, у тренированных 150 мл/уд, тогда как у лучших представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, он достигает 190-210мл.
По сравнению с мужчинами у женщин уменьшен ОЦК, а также объём сердца. Размеры полостей сердца у женщин в среднем меньше и меньше максимальный СО. У нетренированных женщин он составляет около 90мл, у выдающихся стайеров он достигает 140-150мл. [3]
Большой систолический объём при относительно сниженной ЧСС определяет и количество потребляемого кислорода, приходящееся на каждое сокращение сердца. Увеличение СО связано с дилятацией желудочков, повышением сократительной способности миокарда, увеличением венозного возврата к сердцу. Резервом для увеличении СО при физической работе является увеличение количества крови в желудочке после его сокращения (≈ 60мл)[7].
Фазы динамики сердечной деятельности связаны с периодом работы спортсмена. В предстартовом состоянии организм как бы готовится к предстоящей нагрузке. Существует некоторая зависимость СО от вида предстоящего упражнения. Например, в ожидании бега на средние дистанции систолический объём увеличивается значительно больше, чем перед спринтерским бегом. В период нагрузки большие аэробные возможности высококвалифицированных спортсменов в основном определяются высокой производительностью сердца, способного обеспечивать большой сердечный выброс, который достигается за счёт увеличения СО. Тип гипертрофии сердца определяется особенностями тренировочной деятельности. Увеличение СО и СВ в результате тренировки является признаком повышения эффективности работы сердца. Исходя из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что увеличенный максимальный СО возможен благодаря прежде всего:
-большим размерам желудочков сердца, то есть увеличенной конечно-диастолической и функциональной остаточной ёмкости желудочков;
-увеличенному венозному возврату крови к сердцу, что обеспечивается за счёт больших общего объёма циркулирующей крови и центрального объёма крови;
-повышенной сократимости миокарда, что обеспечивает более полное опорожнение желудочков, более полное использование резервного объёма крови тренированным сердцем;
Увеличение размеров сердца происходит двумя путями. Для спортсменов, тренирующих анаэробную выносливость с одновременным проявлением большой скорости и силы (представителей скоростно- силовых видов спорта (бег на короткие и средние дистанции, плавание, лыжный спорт то есть спринтеров, «средневиков» и т.д., которым необходимо в короткий срок развить большой СО, характерна гипертрофия миокарда (утолщение мышечной стенки желудочка до 2см). Благодаря этому в максимально короткое время обеспечивается большой сердечный выброс. Размеры полостей желудочков у них слегка увеличены, но гипертрофия стенок заметна. Способность увеличить СО почти такая же, как и у неспортсменов.
Для стайеров характерно явление дилятации (увеличение внутренней полости сердца) за счёт избыточного давления венозного возврата при физической нагрузке, увеличения объёма плазмы и ОЦК у спортсменов- аэробников. Спортсмены, тренирующие выносливость, имеют дилятированные желудочки и слегка увеличенную толщину их стенок. Дилятированное сердце работает эффективнее обычного за счёт увеличения СО и сократительной способности миокарда, как в покое, так и при физических нагрузках разной мощности. Это позволяет обеспечить необходимый СВ при меньшей ЧСС. Спортсмены с большим объёмом полостей сердца способны поддерживать большой СО даже при высокой ЧСС.
1.3.3 Зависимость СО от природных условий и возраста
У детей систолический объём крови с возрастом повышается. В 7 лет систолический объём крови составляет 23мл, в 13-16 лет-50-60мл. При мышечной работе СО у детей увеличиваются меньше, чем у взрослых.
По мере роста и развития детей при мышечной работе максимально возможный СО становится больше. В 8-9 лет он достигает 70мл, в 14-15 лет-100-120мл, к 18годам -110-130мл. Таким образом, с возрастом потенциальные возможности сердца повышаются. « Существенная особенность адаптации детского сердца состоит в том, что прирост сердечного выброса происходит преимущественно за счёт увеличения ЧСС при относительно невысоком повышении систолического объёма крови»[8]
В условиях гипертермии : увеличивается ЧСС, снижается СО, что на фоне гемоконцентрации (увеличение вязкости крови и гематокрита) значительно увеличивает нагрузку на сердце. На холоде в покое происходит рост СО без изменения ЧСС. При понижении содержания кислорода в воздухе повышается веноконстрикция (сужение вен), что увеличивает венозный возврат и способствует увеличению СО при нагрузке. При адаптации к жизни и физической нагрузке в горах в остром периоде происходит снижения СО, что влечёт за собой уменьшение СВ.
1.4 Сердечный выброс (Минутный объём кровотока)
Сердечный выброс является общим показателем работы сердца. Синонимом понятию сердечный выброс (СВ) служит минутный объём кровотока (МОК).
Сердечный выброс прямо связан с систолическим объёмом и частотой сердечных сокращений и равен их произведению . Количественно он равен объёму крови, выбрасываемому каждым желудочком за 1 мин. Если учесть, что этот объём примерно одинаков, то можно утверждать, что объём крови, прокачиваемый каждую минуту левым сердцем через системную циркуляцию, равен объёму крови, прокачиваемой правым сердцем через лёгочную циркуляцию. Между МОК, периферическим сопротивлением и артериальным давлением всегда существует взаимосвязь. [2].
1.4.1 Теоретически возможные и реальные величины СВ
В покое у мужчин в равен 4-5 л/мин, у женщин-3-5 л/мин. При этом лишь 15-20 % СВ направляется к мышцам. Большая часть к внутренним органам брюшной полости, головному мозгу и сердцу. Если в состоянии мышечного покоя проявляются гиперфункции сердца, то возможно это связано с хронической перегрузкой сердца. Например, если у здорового спортсмена в покое СВ=3,75 л/мин при СО=66,9мл, то у спортсмена с хронической перегрузкой СВ=5,17л/мин при СО=85,5мл.[2]
С точки зрения диагностики максимальный СВ (МОК) является ценным, но трудноопределяемым показателем функционального состояния аппарата кровообращения. Легче определяется СВ в покое, но он не так информативен.
Максимальные, теоретически возможные значения МОК в зависимости от объёма сердца представлены на рисунке2. Реальные значения МОК обычно меньше этих цифр и зависят от многих причин: возраста, пола, размеров тела, объёма сердца, мощности работы, длины дистанции,времени выполнения упражнения, природных факторов и т.д.
Максимальный СВ у нетренированных мужчин составляет в среднем 24 л/мин, у хорошо тренированных спортсменов (тренирующихся на выносливость) и имеющих относительно большой объём сердца (1200-1300мл) минутный объём может достигать 30л/мин и выше. СВмакс зарегистрирован у лыжников и равен 42л/мин[7]. У нетренированных женщин-18 л/мин. У спортсменок он больше. У выдающихся лыжниц достигает 28-30л/мин.[2] Уменьшенный максимальный СВ у женщин лимитирован сниженным по сравнению с мужчинами систолическим объёмом.
При напряжённой мышечной работе СВ может увеличиваться в 5-6 раз по отношению к уровню покоя. При этом происходит перераспределение СВ: большая
8-09-2015, 20:02