Сохранение, восстановление и укрепление здоровья детей на основе комплексного решения медицинских, педагогических, социальных проблем - концепция целевой программы «Дети России». Ее приоритетным направлением является разработка технологий профилактики заболеваемости, сохранения и укрепления здоровья детей путем проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с целью создания методов диагностики и мониторинга здоровья, доступных не только для поликлинического звена, но и, главным образом, для образовательных учреждений общего и дополнительного образования (спортивных школ и т.п.) [1].

Сердечный ритм (СР) - чувствительный индикатор регуляционных влияний центральной нервной системы. Афферентные сигналы, отражая влияния среды и преломляясь на подкорково-спинальных уровнях вегетативной эфферентной импульсацией, отзываются тонкой изменчивостью СР, наделяя последний высокой информативностью.

Цель настоящего исследования - изучение нейрогуморальной регуляции как самостоятельного фактора, влияющего на физическое состояние человека и лимитирующего его работоспособность [2], а также поиск способов ее анализа, в том числе с целью профилактики нарушений СР.

Максимальное велоэргометрическое (ВЭМ) нагрузочное тестирование осуществлялось по индивидуальному протоколу [2-4]. Мощность (W1, Вт) 1-й ступени продолжительностью 3 мин рассчитывалась по формуле:

W1=ДОО × 0,1

где ДОО - долженствующий основной обмен, ккал; определяется по таблице Гарриса-Бенедикта) [2]. В дальнейшем нагрузка ступенчато возрастала каждую минуту на 30 Вт до индивидуального максимума - снижения скорости педалирования ниже 30 об/мин, что означало окончание нагрузки и начало восстановительного периода продолжительностью 7 мин.

Нагрузочные пробы проводились на велоэргометре с 8 до 12 ч утра. В течение всего времени тестирования с помощью кардиоанализатора ПолиСпектр-12 («Нейрософт», Россия; частота квантования 1000 Гц) записывалась оцифрованная электрокардиограмма (ЭКГ), из которой в дальнейшем выделялся последовательный ряд R-R интервалов - кардиоритмограмма (КРГ) - для дальнейшей оригинальной математической обработки (методы  2, 3).

Изменчивость КРГ (см. схему) оценивалась модулем отклонений от наилучшего линейного тренда в период нарастания частоты сердечных сокращений (ЧСС) и средним квадратичным отклонением от тренда в период стабилизации ЧСС.

Построение новой последовательности отклонений от тренда (h) осуществлялось путем вычитания из экспериментального временного ряда значений, вычисленных по тренду. На участке нарастания ЧСС тенденция отклонений определялась линейной регрессией (c), которая достигает значения длительности вегетативного контроля (Т) - т.е. момента вхождения в интервал трех сигмальных отклонений участка стабилизации ЧСС (d) [5]. 

Учитывался временной интервал T, определяющий общую длительность вегетативного контроля.

Новая последовательность h (см. схему), полученная из КРГ путем вычитания трендов, пошагово подвергалась быстрому преобразованию Фурье. При этом анализ осуществлялся на каждом отрезке длительностью 64 с шагом в 1 интервал по формуле:

(n–63):n,

т.е. от значения n–63 до n, где n - общее число экспериментальных точек КРГ. Изменчивость нагрузочных спектров в диапазонах  0,15-0,4 Гц (HF) и 0,04-0,15 Гц (LF) адекватно моделировалась линейной регрессией:

УLF(HF)=aХ+b,

где a - скорость изменчивости, b - постоянная, определяющая среднее значение. При этом в нагрузочный период значение Х в диапазоне LFн (HFн) при условии y=0 определяет момент максимального вегетативного контроля СР и является интегральным критерием симпатической (парасимпатической) активности [6].

Учитывались следующие показатели: LFн   (HFн) - скорость изменчивости симпатической (парасимпатической) активности; LFо (HFо) - среднее значение симпатической (парасимпатической) активности; tLF (tHF) - время наступления симпатического (парасимпатического) максимума, соответствующее длительности одноименного вегетативного контроля.

Результаты исследования обрабатывались с помощью статистических пакетов Microsoft Excel 7 и Statistica 6.0. Принимая во внимание тот факт, что распределение значений отличалось от нормального, данные представлены в виде 50-го (медиана), 25-го и 75-го процентилей, а для их статистической обработки использованы непараметрические методы (корреляционный анализ Spearman, сравнительный анализ Манна-Уитни).

В процессе максимального эргометрического тестирования в группах практически здоровой молодежи на высоте нагрузки выявлены одиночные экстрасистолы (ЭС) наджелудочкового, реже желудочкового происхождения. Поиск причин нарушений СР - в бинарной форме (есть/нет) и по числу ЭС - не выявил связи с мощностью перенесенной нагрузки, средней и максимальной ЧСС.

В основе этих нарушений лежит, вероятно, изменение вегетативной активности [7]. С целью подтверждения настоящей гипотезы, выяснения влияния двигательного режима на вегетативную регуляцию СР, решения вопросов реабилитации, таких как расширение адаптационных возможностей и сохранение здоровья, а также профилактики нагрузочных аритмий, определившими задачи настоящего исследования, нами обследованы 72 учащихся. В 1-ю группу были включены 22 человека - несовершеннолетние осужденные, отбывающие наказание и находящиеся по месту пребывания более 1 года; физическая культура в распорядке дня и в расписании занятий отсутствовала. Во 2-ю группу вошли 24 человека: 9 школьников старших классов и 15 студентов I курсов городских вузов, занимавшихся физической культурой исключительно по программе учебных заведений (школьники - 3 урока в неделю по 45 мин, студенты - 2 пары в неделю по 90 мин). 3-ю группу составили 26 действующих спортсменов-лыжников (амплуа 10 и 15 км) и легкоатлетов (амплуа 3 и 5 км), из которых 16 человек с 1-м спортивным разрядом и 10 - кандидаты в мастера спорта.

Полученные результаты (см. таблицу) с учетом предшествующих исследований [8] позволяют выделить смешанную выносливость как основную черту групповых различий.

Выявленные нарушения СР в свою очередь обусловливаются обратной закономерностью. Во 2-й группе их частота достигает 36%. При этом наличие (a) и количество ЭС (b), а также время до их возникновения (c), определенно связано с критерием Т (ra, b, c =–0,77, –0,41, –0,8; р<0,05), симпатической tLF (ra, b =–0,53, –0,48; р<0,05) и парасимпатической tHF (ra, b =–0,37, –0,4; р<0,05) динамикой.

В 3-й группе нарушений ритма в процессе исследования не выявлено^[1].

Высокий уровень обратной корреляционной взаимосвязи между наличием экстрасистолии и критерием Т, определяющим выраженность вегетативного контроля, указывает на участие последнего в патофизиологии нарушений СР. Проявление экстрасистолии в условиях ранней симпатико-парасимпатической депрессии подтверждает гипотезу о влиянии вегетативной активности на формирование аритмии.

Среднее значение критерия Т (123,04 с) и его доверительный интервал (119,18-127,89 с), соответствующие клиническому проявлению экстрасистолии во 2-й группе, определяют регуляционный порог ее манифестации, отвечающий групповому минимуму настоящего критерия.

Соответствие выявленного интервала критерия Т 25-75-й процентилям 1-й группы определяет высокую вероятность аналогичных нарушений СР у исследуемых этой группы. Выявление двух случаев (Т1, 2 =111,2; 118,4 с) наджелудочковой экстрасистолии в 1-й группе даже при щадящей нагрузке  подтверждает наши предположения. Известно, что единичные суправентрикулярные ЭС при ВЭМ, встречающиеся в молодежной популяции, не связаны с вероятностью выявления у них сердечно-сосудистой патологии [9]. При этом клиническое значение имеет появление желудочковых ЭС, требующее, по крайней мере, проведения эхокардиографии и холтеровского мониторирования для исключения органической патологии [10, 11]. Однако все вышеперечисленное не исключает связи ЭС с функциональным состоянием организма, последствиями нагрузочных тестов и вегетативным регулированием.

По данным настоящего исследования, причины нарушений СР в изучаемых группах имеют весьма сходную основу. Это тотальная вегетативная недостаточность, при которой физическая нагрузка, даже на уровне ДОО, вызывает адаптационное перенапряжение, проявляющееся дистрофией миокарда, клеток водителя ритма и проводящей системы и требующее метаболических резервов, отсутствующих у организма в нынешнем состоянии и на данный момент [12]. Отличие определяется незначительным, но статистически существенным преобладанием у учащихся во 2-й группе вегетативной активности, достаточной для купирования более распространенных нарушений СР, весьма вероятных для 1-й группы. Отсутствие нарушений СР в 3-й группе, несмотря на существенно большую нагрузочную толерантность, обусловленную разносторонним вегетативным контролем, полностью подтверждает наши выводы.

Полученные результаты сравнения групп, различающихся по степени вегетативной активности, свидетельствуют о возрастании устойчивости СР к экстракардиальным влияниям при усилении вегетативного контроля. Необходимость и достаточность последнего условия для формирования выносливости позволяет использовать его развитие для улучшения адаптационных возможностей организма, в частности для профилактики нарушений СР. При этом уменьшается не только вероятность экстрасистолии, но и количество ее комплексов, увеличивается время до ее возникновения и мощность провоцирующей нагрузки.

Известно, что тренировка аэробно-анаэробной выносливости расширяет адаптационные возможности организма, не только увеличивая специфическую нагрузочную толерантность, но и существенно облегчая приспособление к принципиально иным жизнеугрожающим факторам; способствует выживанию, предупреждая возникновение летальных аритмий [12]. В этой связи вегетативная регуляция нагрузочной толерантности, предшествуя ее фенотипическому воплощению, – фактор, предопределяющий адаптационные возможности организма.

По данным настоящего исследования, активизация вегетативного контроля (увеличение длительности, активности и парасимпатического доминирования) определяет развитие нагрузочной толерантности. Распознавание маркеров вегетативного контроля (Т; LFt,н,о; HFt,н,о) и выявление их динамики, определяющей не только физическое качество - выносливость, но и обусловливающей возникновение экстрасистолии, позволяют сделать вывод и подтвердить известные положения о ключевом значении выносливости и ее вегетативной основы в расширении адаптационных возможностей организма в целом.

В этой связи с целью улучшения функционального состояния организма учащихся, профилактики и коррекции перегрузочных нарушений СР, рекомендовано развитие у них cмешанной выносливости.

Учитывая существенное ограничение у несовершеннолетних осужденных двигательной активности и в соответствии с их правом на охрану здоровья в условиях воспитательных центров, целесообразно введение в распорядок дня различных видов и форм физических упражнений с направленностью нагрузки на развитие аэробной выносливости (4-5 раз в неделю по 40-60 мин). В связи с необходимостью целенаправленного и эффективного развития указанной двигательной способности, занятия в воспитательных центрах должны проводиться под руководством квалифицированных специалистов в области пенитенциарной физической культуры (с учетом особенностей контингента воспитанников, режима учреждения, специфики направленности воспитательного воздействия и связанных с ними средств, методов и условий воздействия).

1. Двигательный режим является одной из причин изменения вегетативного контроля СР в период физической нагрузки. 

2. Угнетение вегетативной регуляции СР (снижение длительности контроля и активности обеих ветвей при функциональной недостаточности):

а) определяет нагрузочную интолерантность, утрату выносливости и дезадаптацию;

б) может приводить к возникновению перегрузочной экстрасистолии.

3. Формирование смешанной выносливости расширяет возможности вегетативного регулирования, определяя устойчивость СР (увеличивает время до возникновения перегрузочной экстрасистолии и мощность провоцирующей нагрузки). Развитие выносливости может быть рекомендовано с целью расширения адаптационных возможностей организма подростков.

4. Изучение вегетативного контроля нагрузочной толерантности позволяет прогнозировать и предупреждать развитие перегрузочных нарушений СР. При этом мощность нагрузки при тестировании не является предельной (или субмаксимальной), а соответствует индивидуальному уровню ДОО, что определяет ее безопасность при максимальной прогностической эффективности и информативности тестирования.

5. Применение тестирования по настоящему протоколу позволяет осуществить четкий мониторинг адаптационных возможностей организма (изучить нагрузочную толерантность и вегетативный контроль, предупредить возникновение перегрузки и ее последствий) и способствует корректному дозированию и оптимальной переносимости физической нагрузки.

6. В соответствии с правом несовершеннолетних осужденных на охрану здоровья и учитывая существенное ограничение их двигательной активности, рекомендовано выделение в режиме дня времени для выполнения физических упражнений (индивидуальных и групповых тренировочных занятий), развивающих аэробно-анаэробную выносливость.

Конфликт интересов отсутствует.

Участие авторов:

Концепция и дизайн - А.П., М.Л.

Сбор и обработка материала - А.П.

Статистическая обработка данных - А.П.

Написание текста - А.П., М.Л.

Редактирование - М.Л.