Изменение частоты сердечных сокращений и артериального давления при работе разной мощности

Национальный государственный  Университет

 физической культуры, спорта и здоровья

им. П.Ф. Лесгафта

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Изменение частоты  сердечных сокращений и артериального  давления при работе разной мощности»

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:

Баранов В.В

3курс, 4группа

Тренерский  факультет

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013 
План

Введение

Часть 1. Зависимость производительности сердца от интенсивности трудового  процесса

Часть 2. Изменение артериального  давления при работах разной мощности

Часть 3. Электрокардиографические показатели у конькобежцев и гимнастов при  разных уровнях физической нагрузки

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

 

 

Введение

Тема моей курсовой работы – «Изменение частоты сердечных  сокращений и артериального давления при работах разной мощности». Исследования в данной области особенно актуальны  в условиях современного развития спорта и туризма. Коммерциализация спортивной сферы зачастую неблагоприятно отражается на здоровье спортсменов, вынуждая их «работать на износ». Предстоит определить барьер, разделяющий сферы нагрузки и перегрузки и одним из факторов, играющий роль при этом разделении является частота сердечных колебаний  и показатель артериального давления.

Курсовая работа логически  разделена на три главы. В первой главе рассматривается зависимость  производительности сердца от интенсивности  труда. Первая глава – основополагающая; в ней приводятся конкретные данные по исследованиям спортивных коллективов. Вторая глава посвящена изменениям артериального давления при работах  разной мощности. Третья глава является специально-практической и в ней  приводятся данные оценки электрокардиографических изменений у отдельных групп  спортсменов (конькобежцев и гимнастов).

Для написания  курсовой работы я использовал литературу по курсам «Спортивная медицина», «Физиология» и «Кардиология». Взаимосвязь этих предметов объясняется выбранной  мною темой. Особенно хотелось бы выделить сборник Н.Н. Асафовой «Состояние вегетативных функций при физической работе и  работоспособность человека», сборник  «Функциональные изменения в  организме при мышечной деятельности», изданный в 1987 г. в Алма-Ате, а также  книгу Меркуловой Р.А., Хрущева С.В., Хельбина В.Н. «Возрастная кардиогемодинамика у спортсменов». Эти издания послужили главной практической базой работы.

 

Часть 1. Зависимость производительности сердца от интенсивности трудового процесса

 

С увеличением мощности выполняемой  работы увеличивается производительность сердца. Особый интерес представляют механизмы, обеспечивающие это увеличение. Как выяснилось, у нетренированных  спортсменов с различной физической подготовленностью, различного возраста особую роль в нарастании минутного  объема кровообращения при мышечной работе повышающейся мощности играет систолический объем крови. Ниже приведена таблица, характеризующая  зависимость показателей кардиогемодинамики у нетренированных (1) и тренированных (2) подростков 13-16 лет от мощности мышечной работы (N)¹

 

Показатель	Тренированность	Уровень регрессии
Частота сердечных сокращений, уд/мин	1 2	0,102N+87 (1) 0.08N+86 (2)
Систолических объем крови, мл	1 2	0.035N+60.5 (3) 0.04N+65.5 (4)
Минутный объем крови, л/мин	1 2	0.012 N+4.8 (5) 0.012 N+4.8
Длительность периода  изгнания, м/с	1 2	209-0.12N (6) 209-0.099 (7)
Скорость сердечного сброса, мл/с	1 2	0.68N+210 (8) 0.68N+210

 

Показатели кардиогемодинами, кроме систолического объема крови, при мышечной работе повышающейся мощности изменяются в линейной зависимости от мощности выполняемой мышечной нагрузки. Такая взаимосвязь изучаемых показателей позволяет рассчитать их значение в широком диапазоне мощностей. Сравнения уравнения 1 с подобными уравнениями у нетренированных детей и подростков, показало, что у нетренированных мальчиков 11-12 лет прирост частоты сердечных сокращений на каждые 100 кгм/мин мощности составляет 13,3 уд/мин, в то же время у подростков 13-16 лет – 10,2 уд/мин. Иными словами, у наблюдаемых подростков, частота сердцебиений нарастает медленнее, чем у мальчиков 11-12 лет (в изучаемом диапазоне мощностей). Это можно объяснить более высокими функциональными возможностями аппарата кровообращения подростков 13-16 лет, физическая работоспособность которых почти в 1,5 раза превышает работоспособность детей 11-12 лет. «Систематические занятия спортом приводят к экономизации сердечной деятельности, что выражается прежде всего в снижении частоты сердечных колебаний».² Во всем диапазоне применявшихся нагрузок частота сердечных сокращений у юных спортсменов на 10-20 уд/мин ниже, чем у нетренированных сверстников.

Зная частоту сердечных  сокращений и подставив значения в указанные выше уравнения, можно  рассчитать мощность выполняемой физической нагрузки. Например, при частоте сердечных сокращений 120 уд/мин у подростков 13-16 лет мощность нагрузки будет равна:

 

120 = 0,102 N + 87

N = 323 кгм/мин

 

При выполнении возрастающей физической нагрузки систолический  объем крови у 13-16 летних нетренированных  подростков имеет линейную зависимость  вплоть до нагрузки 700 кгм/мин, а у тренированных сверстников – до 850 кгм/мин. Максимальная величина систолического объема крови составила у нетренированных 84 мл, у тренированных 100 мл, а частота сердечных сокращений у всех подростков была практически одинаковой (158, 154 уд/мин).

У нетренированных подростков максимальная величина систолического объема крови при данной нагрузке увеличивается в 1,5-1,75 раза по сравнению  с данными покоя, зарегистрированными  в положении сидя. С нарастанием  физической нагрузки у четверти из них отмечается снижение, у четверти – прирост, а у половины – стабилизация систолического объема крови. Несмотря на разницу в значениях систолического объема крови у нетренированных  и тренированных подростков повышение  минутного объема крови уже при  нагрузке умеренной мощности происходит менее экономично, чем у тренированных  спортсменов. Отмечаются незначительные различия (в среднем 0,015) в длительности периода изгнания крови из левого желудочка у юных спортсменов  и их нетренированных сверстников, что обусловлено неодинаковой частотой сердечных сокращений.

Отмечаются некоторые  особенности кардиогемодинамики при выполнении мышечной работы различной мощности у юных спортсменов в связи с различным характером спортивных тренировок. «Наблюдаем две большие группы подростков: борцов и пловцов. Разница в абсолютных значениях минутного объема крови у подростков двух групп нивелировалась при расчете относительного показателя – сердечного индекса – величины минутного объема крови, отнесенной на 1 м² поверхности тела. Это объясняется, таким образом, только различиями в антропометрических данных подростков».³

При изучении характера адаптации  кардиогемодинамики подростков, тренирующихся преимущественно на выносливость (плавание) или развитие скоростно-силовых качеств, отмечаются различия в степени изменения систолического объема крови при выполнении мышечной работы возрастающей мощности – от 300 до 1000 мг/мин. Мощность мышечной работы, при которой наступает максимилизация систолического объема крови у подростков, растет с повышением выносливости. Так, у юных борцов она лишь на 50 кгм/мин выше, чем у нетренированных сверстников и составляет 750 кгм/мин, в то время как у пловцов максимум систолического объема крови отмечается при 900 кгм/мин. У них зарегистрированы и более высокие показатели скорости сердечного выброса. Эта разница составляет в среднем 80-120 мл/с, хотя длительность изгнания крови из левого желудочка у подростков с разной степенью выносливости оказалась одинаковой. Можно подумать, что полученные величины скорости сердечного выброса у этих подростков при работе равной мощности отражают неодинаковый уровень их функциональных возможностей. Специфические изменения показателей гемодинамики у подростков, тренирующихся преимущественно на выносливость или развитие скоростно-силовых качеств, свидетельствуют о наличии разных путей адаптации системы кровообращения. Оптимизация кровообращения при непредельных нагрузках у подростков с ростом выносливости осуществляется путем реципрокности взаимоотношений между частотой сердечных сокращений и величиной систолического объема крови.

Возрастная адаптация  сердечно-сосудистой системы к мышечной нагрузке изучена еще недостаточно полно, особенно у подростков-спортсменов 13-16 лет.

Согласно общепризнанным данным, средние величины минутного  объема крови у спортсменов 15-16 лет  лишь незначительно (на 0,5-1,5 л/мин) ниже, чем у взрослых. Использование  относительного показателя позволило  подтвердить ту точку зрения, что  эти изменения имеют скорее морфологическую, чем функциональную природу, так  как обусловлены различиями в  тотальных размерах тела подростков. Систолический объем крови максимизируется при мощности выполняемой работы 650 кгм/мин у 13-летних подростков, 750 кгм/мин у 14-летних, 850 кгм/мин у 15-летних, 950 кгм/мин у 16-летних. Частота сердечных сокращений снижается на каждые 100 кгм/мин с 11,3 уд/мин у 13-летних до 8,1 уд/мин у 16-летних спортсменов. Однако при разработке стандартов основных физиологических показателей для детей и подростков, занимающихся спортом, кроме паспортного целесообразно учитывать и биологический возраст.

Известно, что «… происходящая в период полового созревания перестройка  функционирования эндокринного аппарата оказывает значительное влияние на состояние сердечно-сосудистой системы, изменяя характер приспособительных механизмов и адаптивных реакций в ответ на мышечную нагрузку. Так, частота сердечных сокращений у юных спортсменов находится в обратной зависимости от степени их индивидуального полового созревания. Систолический объем крови увеличивается по мере возрастания мощности мышечной работы. Это наиболее выражено у подростков-акселератов, у ретардантов менее существенно».⁴

При выполнении интенсивной  мышечной работы одинаковой мощности значения минутного объема крови у спортсменов-акселератов оказались выше соответствующих показателей у их сверстников-ретардантов, причем нарастание происходило больше за счет систолического объема крови. Частота сердечных сокращений у акселератов имела тенденцию к менее выраженному росту, вероятно за счет более рациональной приспособительной реакции аппарата кровообращения к мышечной работе. Мощность при которой систолический объем крови достигает максимума, прямо пропорциональна половой зрелости.

Таким образом, адаптационные  реакции аппарата кровообращения у  юных спортсменов при выполнении мышечной работы зависят и от их биологического возраста. Причем некоторые  различия в адаптационных реакциях обусловлены, по-видимому, функциональными  причинами, а минутный и отчасти  систолический объем крови зависят  от морфологических особенностей организма  юных спортсменов с разной степенью полового созревания. К морфологическим  особенностям относятся, прежде всего, размеры тела подростков. Так, при  работе одинаковой мощности частота  сердцебиений у акселератов меньше на 8-15 уд/мин, систолический объем  – на 15-20 мл, минутный объем крови  – на 1-1,5 л/мин, скорость сердечного выброса – на 100-120 мл/с. Сердечный и ударный индексы, длительность периода изгнания крови из сердца оказались приблизительно одинаковыми. Мощность нагрузки при которой систолический объем крови достигал максимума различалась на 200 кгм/мин.

Проведено исследование двух групп спортсменов. Они выполняли нагрузку повышающейся мощности в диапазоне от 500 до 2000 кгм/мин. Физическая работоспособность, рассчитанная по формуле В.Л. Карпмана, составила у спортсменов первой группы 1481 кгм/мин, у второй – 1964 кгм/мин. Приведенные в приложении 1 данные показывают, что с повышением мощности выполняемой работы происходит отчетливое увеличение минутного объема крови. При мышечной работе умеренной мощности величина минутного объема крови по сравнению со значением в покое утраивается. При дальнейшем повышении мощности мышечной работы отмечается последовательное увеличение значений минутного объема крови. Взаимосвязь между мощностью выполняемой работы (от 500 до 1700 кгм/мин) и величиной минутного объема крови может быть представлена как линейная. Она существенно не зависит от физической подготовленности и выражается уравнением:

 

Q = 0,014 N + 5,0,

 

где Q – минутный объем  крови (л/мин); N – мощность мышечной работы (кгм/мин).

Максимальная индивидуальная величина минутного объема крови  среди спортсменов первой группы была зарегистрирована у борца, мастера  спорта (возраст 22 года, масса тела 72 кг, рост 172 см), и составила 34,06 л/мин. Величины минутного объема крови, превышающие 30 л/мин были зарегистрированы еще у двух спортсменов. Среднее значение минутного объема крови, полученное нами при мощности работы 1500 кгм/мин, – 25,88 л/мин – было близко к средним данным. У спортсменов второй группы при мышечной работе мощностью 2000 кгм/мин, значения минутного объема крови были в тех же пределах 23,6-31,4 л/мин. Средняя величина при этом составила 28,9 л/мин. С повышением мощности выполняемой работы увеличивается продукция СО2. Так, выделение углекислоты при работе 2000 кгм/мин составляет в среднем 4208,8 л/мин, а максимальное индивидуальное значение – 4582,5 мл/мин.

Коснемся изменения артериального  давления. «Согласно общепризнанным данным, при повышении мощности выполняемой  работы нарастание веноартериальной разницы  происходит двумя путями: повышением напряжения CO2 в артериальной крови  наблюдалось нами не всегда».⁵ У спортсменов, выполняющих нагрузки мощностью 600 и 1300 кгм/мин, наблюдался незначительный рост концентрации CO2 в артериальной крови. Таким образом, при выполнении нагрузок повышающейся мощности изменения напряжения CO2 в артериальной крови не всегда носят однотипный характер. Напряжения CO2 в артериальной крови снижается с 61% случаев при повышении мощности выполняемой работы с 600 до 1300 кгм/мин и 53,3% случаев – при повышении мощности с 1000 до 1500 кгм/мин. Таким образом, у большинства обследованных спортсменов концентрация CO2 в артериальной крови снижалась при повышении мощности выполняемой нагрузки. Наряду с этим возросло напряжение CO2 в смешанной венозной крови. Если в условиях покоя напряжение углекислого газа составляло 49,8 мм рт.ст., то при работе 500-600 кгм/мин – 63-64,3 мм рт.ст. Максимальное напряжение углекислого газа в смешанной венозной крови было получено у двух спортсменов: футболиста первого разряда и конькобежца-перворазрядника при выполнении работы мощностью 1500 кгм/мин (оно составило 84,7 мм рт.ст.).