Способ определения готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке аэробной направленности Российский патент 2025 года по МПК G01N33/68 G01N33/49 

Изобретение относится к спорту высших достижений и спортивной медицине и может быть применено в практике медико-биологического контроля для определения состояния готовности сердечно-сосудистой системы, а именно миокарда спортсменов к соревновательной нагрузке аэробной направленности (бег на средние, длинные и марафонские дистанции, спортивная ходьба, лыжные гонки, велосипедный спорт, триатлон и т.д.).

Решающую роль в развитии общей выносливости играют морфофункциональные перестройки в сердечно-сосудистой системе, отражающие адаптацию к длительной работе: увеличение объема сердца, рост сердечного выброса, замедление частоты сердечных сокращений в покое, снижение систолического артериального давления [1]. В процессе подготовки спортсменов к соревновательной нагрузке аэробной направленности существует риск развития синдрома перетренированности в связи с большим объемом циклической работы. Оценка готовности миокарда к соревновательной нагрузке позволяет корректировать тренировочный процесс, помочь выбрать тренеру наиболее подготовленных спортсменов в команде для ответственных соревнований, спортивному врачу предотвратить развитие неблагоприятных сердечно-сосудистых событий.

Сердечный тропонин является золотым стандартом в определении повреждения миокарда с 2000 г. во всем мире. Определение тропонина I высокочувствительным методом, внедренное в медицинскую практику за последние 5 лет, имеет абсолютную специфичность для диагностики повреждения миокарда. Существенное превышение верхнего референсного уровня (верхней границы нормы с учетом пола) тропонина I в клинической практике говорит о гибели значимого количества кардиомиоцитов.

Известны способы оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы с помощью неинвазивных методов [2] и [3], в которых оценку состояния сердечнососудистой системы проводят с помощью одновременной регистрации сигнала электрокардиограммы и сигнала пульсограммы артериальных сосудов. Однако способы не учитывают состояние сердечно-сосудистой системы во время выполнения физической нагрузки в соревновательном режиме, что делает данный способ ограниченным для использования у спортсменов высокого класса.

Существует также способ оценки состояния сердечно-сосудистой системы с помощью нагрузочных тестов [4], которые позволяют определить состояние готовности миокарда во время физической нагрузки. Однако данный способ требует использования оборудования, которое приносит дискомфорт для спортсмена и не позволяет ему в полной мере проявить свои функциональные возможности. Нужно учитывать, что все известные методы определения состояния миокарда не позволяют выявить раннее начало патологических процессов в миокарде.

Также известен способ оценки состояния готовности миокарда спортсмена с помощью определения максимальной производительности сердца [5], где с помощью синхронной записи электрокардиограммы и измерения потребления кислорода у обследуемого субъекта в состоянии покоя и физической нагрузки вычисляют максимальную производительность сердца. Недостатком данного способа является необходимость наличия сложного оборудования и недостаточная предсказательная ценность.

Известен способ оценки миокарда у детей, занимающих спортом, с помощью метода определения ряда биохимических маркеров [6]. Однако данный способ не позволяет определить состояния готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ оценки состояния сердечно-сосудистой системы и контроля тренированности спортсменов циклических видов спорта [7], включающий измерение частоты сердечных сокращений во время пробега определенной дистанции, многократно, при каждом пробеге измеряется скорость, вычисляется значение суммарного пульса, оценивается динамика изменения этих значений и по ней степень тренированности, считая, что при уменьшении значений суммарного пульса одновременно с увеличением скорости бега на определенной дистанции степень тренированности является высокой. Однако, указанный способ требует проведения неоднократного тестирования (пробегание определенной дистанции), не подходит для некоторых видов спорта, где используются аэробные виды физических нагрузок, также не позволяет выявить ранние стадии развития повреждения миокарда.

Задачей, которую решает предполагаемое изобретение является повышение точности определения повреждения миокарда, а также расширение области применения.

В указанном способе определения готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке аэробной направленности, включающим проведение контрольного старта с определением спортивного результата спортсмена, до проведения контрольного старта и через 8-14 часов после финиша в крови спортсмена определяют концентрацию сердечного тропонина I высокочувствительным методом, при этом нормальный уровень тропонина I до старта и повышение уровня тропонина I после финиша по отношению к верхней границе нормы с учетом пола спортсмена менее чем в 2 раза свидетельствует о готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в повышении точности определения готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности за счет измерения концентрации сердечного тропонина I, определенным высокочувствительным методом до контрольного старта и через 8-14 часов после завершения физической нагрузки и расчет степени повышения уровня тропонина I. Оптимальное время для забора крови после контрольного старта подобрано таким образом, чтобы выход тропонина I из клеток миокарда после начала мышечной работы аэробного характера был максимальным, что было установлено нами в процессе выполнения НИР «Разработка комплексной оценки работоспособности и повреждения жизненно важных органов у спортсменов высокого класса на основе инновационных лабораторно-биохимических автоматизированных методов». Концентрацию сердечного тропонина I определяли первый раз до контрольного старта после дня отдыха спортсменов с утра натощак в сыворотке крови. После контрольного старта и забора крови через 8-14 часов после финиша повторно определяли уровень тропонина I и анализировали результаты. При повышении уровня тропонина до нагрузки выше референсного уровня с учетом пола спортсмена оценивали состояние миокарда спортсмена как требующее обследования у врача-кардиолога, выполнение контрольного старта откладывали до завершения дополнительного медицинского обследования спортсмена. После получения результатов определения тропонина I у спортсменов после финиша оценивали отношение уровня тропонина к верхней границе нормы с учетом пола спортсмена (при использовании теста «высокочувствительный тропонин I фирмы «Abbott», США» для мужчин - 34,2 нг/л, для женщин - 15,6 нг/л).

Сравнивая результаты одного спортсмена на протяжении месяцев и лет спортивной карьеры, можно прогнозировать изменения состояния миокарда, так как результаты определения тропонина I высокочувствительным методом хорошо воспроизводимы даже на разных автоматических анализаторах одного производителя лабораторного оборудования и реактивов (например, коэффициент межлабораторной вариации теста на высокочувствительный тропонин I фирмы «Abbott» не превышал 6% в рамках систем внешней оценки контроля качества клинико-диагностических медицинских лабораторий в 2022 г. ).

Заявленный способ был разработан в рамках проведенного заявителями наблюдательного исследования за спортсменами разных видов спорта высокой квалификации в рамках научно-исследовательской работы «Разработка комплексной оценки работоспособности и повреждения жизненно важных органов у спортсменов высокого класса на основе инновационных лабораторно-биохимических автоматизированных методов», одобрено локальным этическим комитетом Национального государственного университета физической культуры, спорта и здоровья имени П. Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, протокол №4, регистрационный номер №0089 от 30.12.2017 г. и диссертационного исследования «Тропонин I и другие биомаркеры повреждения мышечной ткани в оценке состояния здоровья и готовности спортсменов к соревнованиям» аспиранта «Санкт-Петербургский научно-исследовательского института физической культуры» Смирнова М.С.). У квалифицированных спортсменов, тренирующихся в зоне умеренной мощности перед контрольной тренировкой (эквивалент соревновательной гонки для данной когорты спортсменов) в венозной крови натощак и через 8-14 часов после окончания тренировки определяли концентрацию тропонина I высокочувствительным методом на автоматическом анализаторе «Architect i1000 SR, Abbott, США» и определяли степень повышения лабораторного показателя по отношению к верхней границе нормы для взрослых мужчин/женщин. Предлагаемый способ апробирован на 30 спортсменах, участвовавших во всероссийских соревнованиях по лыжным гонкам и биатлону. Все спортсмены имели квалификацию не ниже 1 взрослого разряда по своему виду спорта. Обследование проводили на базе Медицинского центра ФГБОУ НГУ физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта г. Санкт-Петербург в течение 2018-2022 гг.

Ниже приводятся примеры применения способа.

Пример №1. Спортсмен Л., мужского пола, 19 лет, спортивная квалификация - кандидат в мастера спорта РФ по лыжным гонкам, рост - 176 см, вес - 64 кг, индекс массы тела 20,7 кг/м². Жалоб на момент обследования не предъявлял. Первое обследование в ноябре 2020 года. Контрольный старт - 10 км по пересеченной местности на лыжероллерах. Средняя частота сердечных сокращений во время контрольного старта - 141 уд/мин, максимальная - 178 уд/мин. Концентрация тропонина до контрольного старта составила 4,5 нг/л, через 12 часов после финиша - 4,1 нг/л - не превышает верхнюю границу нормы для мужчин. Состояние готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности оценили, как «высокое». Второе обследование спортсмена проведено в марте 2021 года. Контрольный старт включал бег на лыжах 15 км по пересеченной местности. Концентрация тропонина до старта - 11,9 нг/л, через 12 часов после финиша уровень тропонина I в крови составил 18,7 нг/л (концентрация тропонина I после финиша не превысила двухкратный уровень по отношению к границе нормы для мужчин в покое (68,4 нг/л). Оценили состояние готовности миокарда как «высокое». В марте 2021 года спортсмен Л. занял 6 место среди 99 участников на открытом чемпионате Санкт-Петербурга в дисциплине спринт, подтвердил разряд кандидата в мастера спорта, вошел в состав сборной Санкт-Петербурга по лыжным гонкам.

Пример №2. Спортсмен Р., мужского пола, 19 лет, спортивная квалификация - кандидат в мастера спорта РФ по лыжным гонкам, рост -177 см, вес - 64 кг, индекс массы тела - 20,4 кг/м². Жалоб на момент обследования не предъявлял. Первое обследование проведено в ноябре 2020 года. Контрольный старт вместе с другими спортсменами данной группы - 10 км по пересеченной местности на лыжероллерах. Средняя частота сердечных сокращений во время контрольного старта - 154 уд/мин, максимальная - 201 уд/мин. Концентрация тропонина до контрольного старта - 5 нг/л, не превышает верхнюю границу нормы для мужчин. Через 12 часов после финиша - уровень тропонина I составил 17,9 нг/л. Состояние готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности - «высокое». По изменению степени повышения тропонина I спортсмен Р. хуже готов к соревновательной нагрузке, чем спортсмен Л. из примера №1. В марте 2021 года спортсмен занял 17 место среди 99 участников на чемпионате Санкт-Петербурга в дисциплине спринт, не подтвердил квалификацию кандидата в мастера спорта.

Пример №3. Спортсмен С, мужского пола, 18 лет, спортивная квалификация - кандидат в мастера спорта РФ по лыжным гонкам, рост - 183 см, вес - 65 кг, индекс массы тела - 19,4 кг/м². Жалобы на самочувствие на момент обследования не предъявлял. Первое обследование в ноябре 2020 года. Концентрация тропонина I после дня отдыха перед контрольным стартом 98,9 нг/л - существенно выше верхней границы нормы для мужчин (34,2 нг/л). Отправлен на дополнительное обследование к врачу-кардиологу с выполнением магнитно-резонансной томографии сердца с поздним контрастированием, выявлены макроформы тропонина I в циркулирующей крови, выявленные нарушения в состоянии сердечно-сосудистой системы привели к завершению спортивной карьеры в 2021 г.

Пример №4. Спортсмен К., женского пола, 18 лет, спортивная квалификация - кандидат в мастера спорта РФ по лыжным гонкам, рост - 164 см, вес - 60 кг, индекс массы тела - 22,3 кг/м². Жалоб на момент обследования не предъявляла. Первое обследование в ноябре 2020 года. Контрольный старт - 8 км по пересеченной местности на лыжероллерах. Средняя частота сердечных сокращений во время контрольного старта - 133 уд/мин, максимальная -164 уд/мин. Концентрация тропонина I до контрольного старта составила 2,0 нг/л, через 12 часов после финиша - 2,9 нг/л. Оба показателя как до, так и после контрольного старта не превышают верхнюю границу нормы для женщин. Состояние готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности - «высокое». Второе обследование спортсменки - в марте 2021 года. Контрольный старт 10 км на лыжах по пересеченной местности. Место в исследуемой группе женского пола по результатам затраченного времени на прохождение дистанции - первое. Концентрация тропонина до старта составило 2,8 нг/л, через 12 часов после финиша 4,6 нг/л - не превысило верхнюю границу нормы для женщин. Состояние готовности миокарда - «высокое». В марте 2021 года спортсмен занял 5 место среди 65 участников на чемпионате Санкт-Петербурга в дисциплине спринт, подтвердил разряд кандидата в мастера спорта, вошел в состав сборной города Санкт-Петербурга по лыжным гонкам.

Пример №5. Спортсмен М., женского пола, 18 лет, спортивная квалификация - кандидат в мастера спорта РФ по лыжным гонкам, рост - 164 см, вес - 50 кг, индекс массы тела 18,6 кг/м². Жалобы на момент обследования не предъявляла. Первое обследование в ноябре 2020 года, контрольный старт - 8 км по пересеченной местности на лыжероллерах. Средняя частота сердечных сокращений во время контрольного старта - 148 уд/мин, максимальная - 187 уд/мин. Концентрация тропонина до контрольного старта 1,6 нг/л, через 12 часов после финиша 5,2 нг/л - не превышает верхнюю границу нормы. Повышение концентрации тропонина - в 3,3 раза. Состояние готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности - «высокое». По изменению степени повышения тропонина I спортсмен М. хуже готов к соревновательной нагрузке, чем спортсмен К. из примера №4. В марте 2021 года спортсмен занял 12 место среди 65 участников на чемпионате Санкт-Петербурга в дисциплине спринт, не подтвердил разряд кандидата в мастера спорта.

Пример №6. Спортсмен П., женского пола, 20 лет, спортивная квалификация - кандидат в мастера спорта РФ по лыжным гонкам, рост - 168 см, вес - 58 кг, индекс массы тела 20,6 кг/м². Жалобы на момент обследования не предъявляла. Первое обследование в ноябре 2020 года. Контрольный старт - 8 км по пересеченной местности на лыжероллерах. Средняя частота сердечных сокращений во время контрольного старта - 169 уд/мин, максимальная - 198 уд/мин. Концентрация тропонина до контрольного старта 10,2 нг/л, через 12 часов после финиша 82,5 нг/л - превышает верхнюю границу нормы в 5,2 раза для женщин, повышение концентрации тропонина в 8,1 раза по отношению к исходному. Состояние готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности - «низкое». По изменению степени повышения тропонина I спортсменка П. имела самую низкую степень готовности к соревновательной нагрузке среди всех исследуемых спортсменок женского пола в группе. В марте 2021 года спортсмен не смогла принять участие в соревнованиях и завершила свою спортивную карьеру.

Таким образом, использование заявленного способа позволяет оценить готовность миокарда к соревновательной нагрузке и предотвратить развитие осложнений у спортсменов при выполнении спортивных нагрузок, характерных для спорта высших достижений.

Источники информации, используемые при экспертизе:

1. Солодков А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная. Учебник / А.С.Солодков, Е. Б.Сологуб. - 11-е издание. - Москва: Спорт, 2023. - 624 с.

2. Пат. №2374986 RU, МПК А61В5/02 Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека / Гриднев В.А. и др.; - №2008130482, заявл. 22.07.2008; опубл. 10.12.2009 Бюл. №34.

3. Пат. №2700124 RU, МПК А61В8/00, А61В5/107 Способ прогнозирования осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы у спортсменов / Бакулев С.Е. и др.; -№2018120826; заявл. 05.06.2018; опубл. 12.09.2019 Бюл. №26.

4. Пат №2207044 RU, МПК А61В5/02, А61В5/16 Способ оценки функциональной реактивности сердечно-сосудистой системы / Лебедева О.Д. и др.; №2000108329, заявл. 06.04.2000; опубл. 27.06.2003 Бюл. №18.

5. Пат. №2391903 RU, МПК А61В5/0402 Способ определения максимальной производительности сердца / Власов Ю.А., и др.; №2008135074, заявл. 27.08.2008, опубл. 20.06.2010 Бюл. №17.

6. Пат .№2674759 RU МПК, G01N 33/50, G01N 33/68, G01N 33/6869, G01N 33/74, G01N 2800/325, G01N2800/50 Способ прогнозирования риска развития приобретенной кардиомиопатии перед занятиями спортом /. Черкасов Н.С.и Доронина Т.Н.; №2017146517, заявл. 27.12.2017, опубл. 13.12.2018 Бюл. №35.

7. Пат. №2322181 RU, МПК А61В5/00, А61В1/00, Способ контроля тренированности спортсменов циклических видов спорта / Якимов А.М., и др.; №2006103579, заявл. 08.02.2006, опубл. 20.08.2007 Бюл. №23 - прототип.

Изобретение относится к медицине, а именно к спортивной медицине, и может быть использовано для определения готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке аэробной направленности. Осуществляют проведение контрольного старта с определением спортивного результата спортсмена. До проведения контрольного старта и через 8-14 часов после финиша в крови спортсмена определяют концентрацию сердечного тропонина I высокочувствительным методом. Нормальный уровень тропонина I до старта и повышение уровня тропонина I после финиша по отношению к верхней границе нормы с учетом пола спортсмена менее чем в 2 раза свидетельствует о готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке. Способ обеспечивает возможность повышения точности определения готовности миокарда к соревновательной нагрузке аэробной направленности для предотвращения развития осложнений у спортсменов при выполнении интенсивных физических нагрузок, характерных для спорта высших достижений, за счет измерения концентрации сердечного тропонина I, определенного высокочувствительным методом до контрольного старта и через 8-14 часов после завершения физической нагрузки и расчета степени повышения уровня тропонина I. 6 пр.

Способ определения готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке аэробной направленности, включающий проведение контрольного старта с определением спортивного результата спортсмена, отличающийся тем, что до проведения контрольного старта и через 8-14 часов после финиша в крови спортсмена определяют концентрацию сердечного тропонина I высокочувствительным методом, при этом нормальный уровень тропонина I до старта и повышение уровня тропонина I после финиша по отношению к верхней границе нормы с учетом пола спортсмена менее чем в 2 раза свидетельствует о готовности миокарда спортсмена к соревновательной нагрузке.