Битко С.Н., Антонюк А.В.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» имени Игоря Сикорского

Оперативный контроль за функциональным состоянием студентов І-ІІІ курсов занимающихся плаванием

В работе изучены частотный и фрактальный методы исследования кардиоритма плавания, членов сборной и молодежной сборной Украины. Показана информативность некоторых показателей фрактальности кардиоритма (в частности коэффициент Херста) для определения готовности спортсмена к соревновательной деятельности. Исследования проводились до и после этапных соревнований.

Актуальность работы состоит в практическом направленном использовании математического анализа ритма сердца (МАРС) (частотный и фрактальный методы) для диагностики функционального состояния сердечнососудистой системы (ССС) и определения механизмов регуляции её деятельности, что позволит определить уровень подготовленности ССС к тренировочным нагрузкам. Повышение уровня функционирования организма и его отдельных систем, характерно для физической нагрузки и требует всё более активного участия центральных механизмов регуляции в деятельности автономного контура регуляции каким является ССС. То есть адаптивное взаимодействие организма со средой происходит за счёт роста напряжения процессов регуляции. Отсюда вытекает важный вывод - эффективность управляющих систем при адаптации к определённому фактору, в данном случае к максимальным нагрузкам, можно оценить по степени напряжения регуляторных механизмов. Более того, степень их напряжения может быть характеристикой "цены" адаптации, тогда как новый уровень функционирования системы - это уже её результат адаптации. Цель: Определить характер реакции сердечнососудистой системы на физические нагрузки в подготовительный период при помощи математического анализа ритма сердца (частотный и фрактальный метод).

Задачи: на основе анализа литературных источников выявить особенности функционирования ССС плавание; охарактеризовать частотный и фрактальный методы исследований и выделить показатели, характеризующие функциональное состояние сердечнососудистой системы; определить величины изменений этих показателей в динамике и выявить взаимосвязь этих изменений с продолжительностью применения тренировочных нагрузок.

Объект исследования: сердечнососудистая система спортсмена.

Предмет исследования: функциональное состояние сердечнососудистой системы.

В качестве гипотезы лежит предположение, что применение полученных данных и приведённых ниже рекомендаций позволит усовершенствовать тренировочный процесс и сделать его более рациональным и целенаправленным. А используя фрактальный анализ можно обеспечить контроль за состоянием ССС спортсмена, что позволит прогнозировать готовность к соревновательной деятельности.

В игровых видах спорта со сложно-дифференциальной структурой движений в условиях высокого темпа игры и требующих высокого уровня специальной выносливости, главным фактором ограничения специальной работоспособности является адаптационная возможность сердечнососудистой системы спортсмена к уровню двигательной активности во время игры. Потому чаще других используются методы по изучению ЧСС и сердечного ритма.

На современном этапе изучения возможностей ССС накоплен разнообразнейший фактический материал. Одним из значимых и объясняющих вклад различных механизмов в адаптацию сердца, является частотный метод Р.М. Баевского (1).По Р.М. Баевскому большой разброс показателей кардиоритма в покое свидетельствует о не стабильности соотношения процессов возбуждения и торможения в ССС. Вместе с тем нет количественных оценок для прогнозирования сердечных ритмов с целью диагностики и управления функциональным состоянием спортсменов, в том числе и в игровых видах спорта. Причина заключается в том, что суммирование различных по амплитуде, частоте и фазе ритмов (например, по показателям общей или специальной работоспособности) носит случайный характер.

В настоящее время эту трудность в диагностике и прогнозировании функционального состояния организма спортсмена позволяет решить оригинальный метод "фрактального роста" (2, 3, 4, 5). С помощью методов фракталов возможно описание, как сложных процессов, так и влияния на эти процессы различных по объему, направленности, интенсивности, длительности и количеству физических нагрузок в процессе систематических тренировок в игровых видах спорта. Достоинством этого метода является то, что в нем использована современная концепция теории хаоса, согласно которой многие явления, следуя четким детерминистским правилам, в принципе оказываются непредсказуемыми (2, 3, 4).Такие явления постоянно встречаются в спортивной деятельности и создают трудности в организации и проведении тренировочного процесса.

Метод фракталов позволяет аналитически и графически описать сложные системы, состоящие из более простых систем (2, 3, 6).До этого проводились описание одной или нескольких функций, а не системы. С помощью фрактального анализа можно сравнить средние свойства всех подсистем новой системы.

Мы решили совместить два метода: частотный и фрактальный. Цель частотного метода (по Р.М. Баевскому) – изучить вклад какой-либо системы организма (ССС) в реализацию конкретной функции (адаптация), в конкретный (в данный) момент времени. Цель фрактального метода - изучить диапазон адаптивных возможностей в определенном состоянии, на протяжении длительного времени.

Следует отметить, что при фрактальном анализе мы основывались на исследованиях Э.Л. Голдберга и Д.Г. Ринги (2). Они проанализировали методом фракталов ЭКГ сигнал более 14 млн. человек. Авторы на основании фрактального анализа частоты сердечных сокращений (ЧСС) пришли к выводу, что высокая стохастичность сердечного ритма позволяет организму функционировать в широком диапазоне и легко адаптироваться к физическим нагрузкам. Т.е. чем больше разброс показателей кардиоритма, тем выше адаптационные возможности организма.

Мы исследовали кандидатов в сборную команду Украины по плаванию. Исследования проводились за 2 часа до международного турнира через 1 час после завершения, контингент – 10 человек. Регистрация ЭКГ проводилась на осциллоскопе ЭКС2-01 в режиме: покой, нагрузка, восстановление. Контроль ЭКГ на качество сигнала проводился на аналоговом мониторе. Протокол исследований содержит паспортные и антропометрические данные обследуемого; условия эксперимента (выбранные каналы) и дату. Обработка полученных результатов любого канала (отдельно) производилась статистическими методами с построением гистограмм распределения.

Полученные результаты (таб.1) свидетельствуют о том, что коэффициент фрактального разброса (коэффициент Хэрста) у высококвалифицированных легкой атлетике (кандидаты в мастера спорта), при соревновательной нагрузке не изменяется. У менее подготовленных спортсменов коэффициент фрактального разброса после игры снижается. Учитывая, что на данном этапе (январь) очень высокие тренировочные нагрузки, мы можем предположить, что уровень функционального состояния пловца поддерживается стохастичностью сердечнососудистой системы даже на пике нагрузки.

Анализируя результаты сердечного ритма по Р.М. Баевскому, мы пришли к выводу, что гуморальная система, как фрактальная структура и нервная система, как фрактальная структура, взаимодействуют с целью реализации конкретного процесса - сократительной функции сердца.

Таб. 1. Коэффициенты Хэрста наиболее подготовленных спортсменов плавания (до и после соревнований)

Контингент	Измерения показателя до и после соревнований
	Покой	Нагрузка	Восстановление
1	0,876436 0,877071	0,912334 0,812587	0,884112 0,924174
2	0,815382 0,777021	0,862401 0,802261	0,803381 0,878445
3	0,841433 0,780304	0,743792 0,817162	0,851331 0,807216
4	0,805345 0,705839	0,719604 0,651217	0,837240 0,843508
5	0,858406 0,806235	0,747655 0,615842	0,847875 0,782892
6	0,782654 0,777120	0,786062 0,677918	0,817293 0,779745
7	0,661558 0,770992	0,848662 0,857974	0,784275 0,744764
8	0,775084 0,854745	0,790275 0,711508	0,809442 0,749422
9	0,817460 0,847227	0,721623 0,836579	0,776717 0,770173
10	0,731727 0,801852	0,880021 0,836690	0,811729 0,783459

Таким образом, метод фрактальной оценки работы сердечнососудистой системы позволяет оценить степень функционирования исследуемых структур в условиях реализации адаптационной функции сердечнососудистой системы.

рис1.

Список литературы

1. Баевский Р. М., Мотылянская Р.Е. Ритм сердца у спортсменов. М.: ФКиС, 1986. -- 143 с.

2. Голдберг Э.Л., Ригни Д.Р., Уэст Б. Дж. Хаос и фракталы в физиологии человека .-В мире науки, 1990, 4, 25-30с.

3. Сандер Д. Фрактальный рост. - В мире науки, 1987, 3.

4. Кауфман С.А. Антихаос и приспособление. – В мире науки, 1991, 10, 43с.

5. Коркаран Э. Упорядоченный хаос. - В мире науки, 1990, 10, 40-41с.

6.Юнгерс Х., Пайтген Х. О., Заупе Д. Язык фракталов.- В мире науки, 1990, 10, 36-42с.

7.Аксёнов В.В., Артамонов В. Н., Мотылянская Р. Е., Барышкин Ю. А. Использование математического анализа ритма сердца для распознавания механизмов, некоторых форм нарушений функционального состояния сердечнососудистой системы у спортсменов // Теория и практика физической культуры. - 1981. - N 4. - с. 28-31.