Текст книги "Курс лекций по спортивной медицине для самостоятельной подготовки студентов заочной формы обучения"

Вместе с тем в теории автоматического регулирования применяют интегральные методы оценки качества работы системы, что для практических целей более приемлемо, так как на выходе можно иметь результат в виде одного числа. Один их таких интегральных методов – оценка по площадям регулирования. Площадь регулирования – это площадь, которая ограничена кривой восстановления ЧСС и нулевой линией, иными словами это пульс– сумма. Можно подсчитать пульс-сумму за одну минуту восстановления , за 3 минуты восстановления и т.д. Чем больше получаемая величина пульссуммы, тем хуже качество регулирования системы кардиоритма. В этом заключается один из приемов теории автоматического регулирования.

Для оценки качества регулирования кардиоритма Мешконис И.И. предложил ввести интегральный показатель, названный показателем функционального состояния (ПФС). Он вычисляется по формуле, которая включает величину исходного уровня ЧСС, наличие отрицательной фазы пульса и наличие остаточного отклонения.

– где 600 – экспериментально установленная величина, представляющая условную площадь регулирования,

24 – множитель для учета площади регулирования за 4 минуты (1 минута исходного периода и 3 минуты восстановления),

А – ЧСС за 10сек исходного уровня,

Xi – ЧСС за каждые 10сек 3-х минутного восстановления.

– сумма абсолютных значений разности ЧСС без учета алгебраического знака за 3 минуты восстановления.

Рассмотренная методика самостоятельной непрерывной регистрации кривых восстановления ЧСС после нагрузок функциональных проб и методика их оценки дают для практики физической культуры и спорта наиболее простой и надежный способ получения, обработки и представления срочной информации о функциональном состоянии занимающихся. В течение короткого отрезка времени (5 минут) возможно получение информации у большого количества занимающихся ФК и спортом, у всей группы одновременно. После несложного математического расчета ПФС получается интегральный индивидуальный показатель качества регуляции сердечного ритма, информативная значимость которого повышается при систематических повторных исследованиях. Увеличение ПФС в ходе тренировочного процесса – достоверное свидетельство улучшения функционального состояния занимающегося, снижение этого показателя говорит об ухудшении функционального состояния, которое может быть вызвано различными факторами (переутомление и перенапряжение, перенесенные инфекционные заболевания, очаги хронической инфекции, алкогольная и никотиновая интоксикации и т.д.). ПФС – величина индивидуальная, поэтому не сопоставима у разных лиц.

IV.4 Пробы с физической нагрузкой, применяемые для оценки функционального состояния ССС

Как известно, физическая нагрузка требует существенного повышения функции сердечно-сосудистой системы, от которой (вместе с системами дыхания и крови) зависит обеспечение работающих мышц достаточным количеством кислорода и выведение из тканей углекислоты.

Иначе говоря, при физической нагрузке необходимо доставлять на периферию возможно большее количество крови. Сердечно-сосудистая система обладает рядом механизмов, обеспечивающих выполнение этой задачи. Прежде всего, это гемодинамические факторы: увеличение ЧСС, систолического выброса за счет расширения полостей сердца, ускорение кровотока в 3 раза, увеличение массы циркулирующей крови, а также изменение АД. Степень изменения гемодинамических показателей зависит в значительной мере от их исходных величин в состоянии покоя. Из всех гемодинамических показателей наиболее простыми и нашедшими широкое применение являются исследование ЧСС и АД.

Сердце спортсмена обладает способностью приспосабливаться к длительной физической нагрузке главным образом за счет увеличения систолического объема и меньше за счет увеличения ЧСС. Такое приспособление экономически выгодно, так как требует меньших усилий для достижения большего эффекта. У нетренированных лиц это приспособление происходит больше за счет увеличения ЧСС. Однако при физической нагрузке, требующей максимального напряжения в течение короткого времени (например, при спринте), сердце спортсмена может сокращаться с частотой, доходящей до 200 в минуту.

В норме при функциональной пробе с физической нагрузкой происходят однонаправленные изменения АД и ЧСС.

АД реагирует на нагрузку повышением максимального давления, что указывает на увеличение силы сердечных сокращений, и некоторым снижением минимального АД, так как уменьшается периферическое сопротивление вследствие расширения артериол, что обеспечивает доступ большего количества крови к работающим мышцам. Соответственно повышается пульсовое давление, что косвенно свидетельствует об увеличении ударного объема сердца, учащается пульс. Все эти изменения возвращаются к исходным данным в течение 3-5 мин, причем чем быстрее это происходит, тем лучше функция сердечнососудистой системы. Такая реакция называется нормотонической и является благоприятной. Чем интенсивнее выполняемая нагрузка, тем выраженнее изменения ЧСС и АД.

Однако разные величины сдвигов ЧСС, АД и длительности восстановления их до исходных цифр зависят не только от интенсивности применяемой функциональной пробы, но и от физической подготовленности обследуемого.

Проба Руфье представляет собой нагрузочный комплекс, предназначенный для оценки работоспособности сердца при физической нагрузке. Эта проба относится к числу простых и косвенных методов определения PWC, в ней используется значения частоты сердечных сокращений в различные по времени периоды восстановления после относительно небольших нагрузок.

Методика пробы Руфье. У испытуемого, находящегося в положении лежа на спине, в течение 5 мин определяют число пульсаций за 15 с (P1); затем в течение 45 с испытуемый выполняет 30 приседаний. После окончания нагрузки испытуемый ложится, и у него вновь подсчитывается число пульсаций за первые 15 с (Р2), а потом – за последние 15 с первой минуты периода восстановления (Р3). Оценку работоспособности сердца производят по формуле:

Индекс Руфье = (4 х (Р1 + Р2 + Р3) – 200) / 10

Результаты оцениваются по величине индекса от 0 до 15. Меньше 3 – высокая работоспособность; 4 – 6 – хорошая; 7 – 9 – средняя; 10 – 14 – удовлетворительная (средняя сердечная недостаточность); 15 и выше (сильная сердечная недостаточность).

Проба Мартинэ. В положении сидя на левую руку накладывают манжетку аппарата для измерения АД. Через 1,5-2 мин после наложения манжеты непрерывно считают пульс по 10с и при повторении одной и той же цифры три раза подряд измеряют АД. После этого не снимают манжету и предлагают выполнить 20 приседаний с выбрасыванием рук вперед за 30 с. Темп приседаний задают метрономом, затем испытуемый садится, и ведут подсчет пульса в течение 10 с, после чего измеряют АД. На 2-й минуте вновь считают пульс по 10-секундным отрезкам до троекратного повторения исходной частоты (считают пульс в течение 3 мин восстановительного периода). Затем повторно измеряют АД.

У здоровых людей время восстановления ЧСС и АД до исходных величин – в пределах 3 мин.

Во всех других пробах сердечно-сосудистой системы порядок обследования аналогичен вышеприведенным при пробе Мартинэ.

Пробы с 15-секундным бегом на месте в максимальном темпе (максимальный темп – основное условие пробы). Восстановление до исходных величин – в течение 4 мин.

Проба Котова-Демина заключается в беге на месте в темпе 180 шагов в минуту в течение 3 мин, необходимое условие – высокий подъем коленей и активное движение руками. Восстановительный период – 5 мин.

Проба Летунова. Для тренирующихся спортсменов необходима более разносторонняя оценка на основе применения разнонаправленных нагрузок. Наиболее оптимальной для этого является комбинированная проба Летунова, состоящая из трех вышеназванных проб и выполняемая в изложенной последовательности с интервалами 3-4-5 мин. Каждая последующая проба должна выполняться сразу по окончании восстановления после предыдущей пробы.

Эти пробы квалифицируются следующим образом: проба Мартинэ – нагрузочная, 15-ти секундный бег – скоростная, 3-х минутный бег – на выносливость.

Очень, важным в адаптации организма к физическим нагрузкам является расширение просвета функционирующих периферических сосудов и открытие резервных капилляров. При этом сопротивление периферической кровеносной системы падает и как следствие понижается диастолическое давление. Поэтому у здоровых тренированных людей в ответ на функциональную пробу с физической нагрузкой происходит учащение пульса (адекватно нагрузке), увеличение систолического давления, не более 150 % от исходного. Диастолическое давление понижается или остается на прежнем уровне; пульсовое давление увеличивается. Этот тип реакции является нормотоническим.

Существует еще четыре типа реакции, которые относят к разряду атипических, позволяющих судить о возможном неблагоприятном функциональном состоянии спортсменов. Гипотонический (астенический) тип реакции наблюдается у лиц с пониженным тонусом сердечно– сосудистой системы, что вызывается различными причинами – переутомлением, перетренированностью, начальной стадией гипертонической болезни, в период выздоровления после перенесенного заболевания и т.д. Адаптация к физической нагрузке осуществляется в основном за счет резкого увеличения числа сердечных сокращений (более 100 %, т.е. учащение пульса происходит неадекватно проделанной работе). Систолическое давление повышается незначительно, не меняется или иногда даже понижается. Пульсовое давление понижается.

Гипертонический тип реакции наблюдается у лиц с выраженными вазомоторными изменениями, вызванными нарушениями в ЦНС или сердечно-сосудистой системе в связи с перетренированностью, перенапряжением, начальной стадией гипертонической болезни и т. д. В результате нарушения вазомоторной деятельности происходит сужение просвета периферических сосудов и как следствие диастолическое давление повышается. Адаптация к физической нагрузке вследствие этого идет за счет резкого повышения систолического давления и пульса, не адекватного нагрузке.

Дистонический тип реакции характеризуется так называемым симптомом «бесконечного тона». При измерении АД после нагрузки постоянно выслушивается систолический тон с момента его появления до падения ртутного столбика тонометра до 0. Это не означает, что диастолическое давление равно 0. Бесконечный систолический тон объясняется «звучанием» стенок сосудов, когда амплитуда звучания имитирует пульсацию крови. Данный тип реакции встречается у высокотренированных спортсменов с высоким тонусом мышц (тяжелая атлетика, культуризм, борьба и т. д.), а также после проведения спортсменом пробы с максимальной физической нагрузкой. Бесконечный тон, выявляемый после 20 приседаний, свидетельствует о переутомлении. В норме феномен «бесконечного тона» выслушивается у подростков и i юношей, что объясняется физиологическими особенностями организма в данном возрастном периоде.

Ступенчатый тип реакции встречается у спортсменов в состоянии переутомления, перетренировки. При нарушении деятельности ЦНС происходит замедление реакции перераспределения крови к работающим органам и мышцам. В результате этого повышение систолического давления достигает максимального уровня после окончания нагрузки на 3й минуте восстановительного периода. Адаптация к работе идет за счет учащения пульса непропорционально выполненной нагрузке. Диастолическое давление остается на исходном уровне либо несколько понижается. У людей, не занимающихся спортом, данный тип реакции может указывать на заболевания как сердечно-сосудистой, так и других систем, в частности ЦНС. Время восстановления ЧСС и АД до исходных величин у здоровых людей не должно превышать 3 мин.

При выявлении атипических типов реакции сердечно-сосудистой системы на нагрузку необходимо врачебное обследование с целью выявления причин их возникновения. Если выявленный тип реакции является следствием заболевания, то проводится соответствующее лечение. Атипические реакции, вызванные неправильным построением тренировочного процесса или нарушением режима тренировки, требуют коррекции тренировки режима вплоть до отстранения от занятий до полной нормализации деятельности всех органов и систем.

В спортивной и клинической практике для оценки физической работоспособности часто используют строго дозированные физические нагрузки. Наиболее распространены велоэргометрия и степэргометрия.

Преимущество этих проб перед стандартными заключается в возможности точно дозировать нагрузку и воспроизводить ее. При проведении этих нагрузок подсчитывают пульс, измеряют АД и записывают ЭКГ. Данные этих исследований анализирует врач.

Предложено много вариантов степ-теста. Лучшими являются ступенчатая функциональная проба с физической нагрузкой заданной мощности, предложенная Кардиологическим научным центром Российской академии медицинских наук для больных и Гарвардский степ– тест для спортсменов.

Гарвардский степ-тест основан на регистрации ЧСС после дозированной физической нагрузки и, позволяет оценить ход восстановительных процессов. Обследуемый выполняет 10-12 приседаний (разминка), после чего начинает восхождение на ступеньку со скоростью 30 циклов в 1 мин. Метроном устанавливается на частоту 120 уд/мин, подъем и спуск состоит из 4-х движений, каждому из которых будет соответствовать удар метронома: на 2 удара – 2 шага подъем, на 2 удара – 2 шага спуск. Восхождение и спуск всегда начинаются с одной и той же ноги. Если обследуемый, из-за усталости, отстает от ритма в течение 20 сек, тестирование прекращается и фиксируется время работы в заданном темпе.

После окончания работы в течение 1 мин восстановительного периода испытуемый, сидя, отдыхает. Начиная со 2-й минуты восстановительного периода, за первые 30 сек на 2 (60-90 сек), 3 (120-250 сек) и 4-й (180-210 сек) минутах измеряется пульс. ИГСТ вычисляется по формуле:

ИГСТ = (t, сек. × 100) / [(f1 + f2 + f3) × 2],

где t – длительность восхождения в сек, f1, f2, f3 – частота пульса за 30 сек на 2, 3 и 4-й минуте восстановительного периода соответственно.

В случае, когда обследуемый из-за утомления раньше времени прекращает восхождение, расчет ИГСТ производится по сокращенной формуле:

ИГСТ = (t, сек. × 100) / (f1 × 5,5),

где t – время выполнения теста в сек, f1 – частота пульса за 30 сек. на 2-й минуте восстановительного периода.

Оценка результатов Гарвардского степ-теста

IV.5 Определение физической работоспособности

Физическая работоспособность является важнейшим медико– социальным показателем. Рассматривая данную проблему, следует обратить внимание на возникающие нередко затруднения в связи с разным пониманием термина «физическая работоспособность». Наиболее фундаментальные исследования в этой области были проведены Г. Леманом (1967), который рассматривал физическую работоспособность как способность организма к максимальной работе. Другие исследователи понимают физическую работоспособность как готовность совершать моторные действия (Israel S., 1983) или как возможность организма выполнять максимальную физическую работу в любом ее проявлении (Карповец П.М., 1983), или же как способность развивать максимум энергии и, экономно расходуя ее, достичь поставленной цели (Антропова М.В., 1982).

По мнению S. Kozlowski (1980), физическая работоспособность – это способность выполнять тяжелую и длительную физическую работу без быстро нарастающего утомления и обусловливающих его развитие глубоких изменений в организме, а также способность к быстрой ликвидации возможных расстройств гомеостаза по окончании работы. Автор считает, что, говоря об эффективности проделанной работы, нужно учитывать и «физиологическую цену», которую организм «заплатил» за достижение высоких результатов. Чем выше работоспособность, тем ниже эта «цена». Например, работоспособность будет тем выше, чем меньше увеличивается частота сердечных сокращений и дыхания во время физических нагрузок.

В понятие «физическая работоспособность» другие авторы также включают очень разное содержание (Летунов СП., 1951; Карпман Л.В. и др., 1974; Граевская Н.Д., 1975; Дембо А.Г., 1975,1976). Термином физическая работоспособность обозначается потенциальная способность спортсмена на протяжении заданного времени и с определенной эффективностью выполнять максимально возможный объем тренировочных и соревновательных нагрузок, проявлять максимум физического усилия в статической, динамической и смешанной работе.

Физическая работоспособность является интегративным выражением функциональных возможностей человека и характеризуется рядом объективных факторов. К ним относятся: телосложение и антропометрические показатели; эффективность механизмов продукции энергии аэробным и анаэробным путем; сила и выносливость мышц, нейромышечная координация; состояние опорно-двигательного аппарата (в частности, гибкость). Сюда можно отнести и состояние эндокринной системы. В более узком смысле физическую работоспособность понимают как функциональное состояние кардио-респираторной системы.

Уровень развития отдельных компонентов физической работоспособности различен. Он зависит от наследственности и от внешних условий, в частности, от вида спорта. Корреляция между отдельными факторами варьирует в широких пределах. Несомненное влияние на работоспособность в целом имеет и общее состояние здоровья.

Для определения уровня физической трудоспособности в Каролинском университете в 50х гг. ХХ века был разработан тест PWC 170 (power working capacity, англ. – физическая работоспособность). Тест рекомендован Всемирной Организацией Здравоохранения. Физическая работоспособность в тесте PWC₁₇₀ выражается величиной мощности нагрузки, которую испытуемый может выполнить при ЧСС, равной 170 уд/мин. Выбор именно этой частоты основан на следующих двух положениях:

1) зона оптимального функционирования кардио-респираторной системы ограничивается диапазоном пульса от 170 до 195-200 уд/мин. Таким образом, с помощью этого теста можно установить ту минимальную интенсивность физической нагрузки, которая «выводит» деятельность сердечно-сосудистой системы, а вместе с ней и всей кардио-респираторной системы в область оптимального функционирования;

2) взаимосвязь между ЧСС и мощностью выполняемой физической нагрузки имеет линейный характер у большинства спортсменов вплоть до пульса, равного 170 уд/мин. При более высокой ЧСС этот характер нарушается.

Величину PWC170 находят либо путем графической экстраполяции (см. рис.), либо по специальной формуле. В первом случае испытуемому предлагается выполнить две 5-минутные нагрузки (с 3-минутным перерывом) разной мощности (W1 и W2). В конце каждой нагрузки определяется ЧСС (соответственно f1 и f2). По этим данным строятся две точки – 1 и 2. Учитывая, что между ЧСС и мощностью физической нагрузки имеется линейная взаимосвязь, через точки 1 и 2 проводится прямая вплоть до пересечения ее с линией, характеризующей ЧСС, равную 170 уд/мин. Из точки пересечения этих двух прямых (точки 3) опускается перпендикуляр на ось абсцисс; место пересечения перпендикуляра и оси абсцисс и соответствует величине PWC170. У этого способа определения величины PWC170 есть определенные недостатки, связанные с неизбежными погрешностями, возникающими в процессе графических работ. В связи с этим было предложено простое математическое выражение, позволяющее определять величину PWC170, не прибегая к чертежу:

PWC170 = N1+(N2-N1) × (170 – f1)/(f2 – f1),

где PWC170 – мощность физической нагрузки на велоэргометре (в кг/мин), при которой достигается тахикардия, равная 170 уд/мин;

N1 и N2 – мощность 1-й и 2-й нагрузок в кгм/мин;

f1 и f2 – ЧСС в конце 1-й и 2-й нагрузок.

После выполнения исследований, следует сравнить полученный результат с таковым в соответствии со спортивной специализацией, сделать заключение об уровне физической работоспособности и дать рекомендации по ее увеличению.

Средние величины PWC170 у спортсменов (по Карпману).

Тест Купера для определения физической работоспособности. Кеннет Купер – известный американский врач-практик, разработавший многочисленные тесты для оценки физического состояния организма. Тесты Купера просты и удобны, прошли проверку на тысячах энтузиастах и могут быть рекомендованы людям различного возраста и физической подготовленности.

Важной особенностью оценки физической работоспособности, заложенной Купером в своих тестах, является зависимость итоговых показателей от возраста тестируемого. Одинаковое количество баллов, набранное людьми разного возраста, в каждом случае будет означать разную оценку физической работоспособности.

Перед выполнением любого из тестов необходимо провести 2-3 минутную разминку, чтобы подготовить организм к физической работе, а после выполнения – заминку.

Для заминки можно использовать спокойную ходьбу. В качестве разминки подойдут общеразвивающие упражнения на основные мышечные группы, также можно использовать ходьбу и легкий бег.

С помощью 12-минутного бегового тест Купера оценивается состояние физической подготовленности организма на основе расстояния (в метрах), которое человек способен преодолеть бегом (или шагом) за 12 минут. Предполагается, что в течение всего теста человек выполняет бег. Если тестируемый не справляется с этим требованием, можно перейти на шаг, секундомер, отсчитывающий 12 минут, при этом не останавливается. Чем более продолжительное время при выполнении теста человек будет идти, а не бежать, тем хуже результат теста. После 12-ти минутного передвижения замеряется преодоленное расстояние в метрах и по таблице оценивается физическая подготовленность.

Таблица оценки физической подготовленности по 12-минутному беговому тесту Купера.

Говоря о достоинствах своих тестов, Кеннет Купер в числе прочих называет следующее:

1. Результаты теста служат мотивацией для занятий физическими упражнениями. Наблюдения за динамикой показателей тестов являются хорошим стимулом для продолжения занятий и повышают интерес к ним.

2. Тест помогает определить риск возникновения заболеваний сердца.

Как уже говорилось, в основе тестов Купер лежат физические нагрузки, предъявляющие достаточные требованиях к сердечно– сосудистой системе. Поэтому, если организм, хорошо справляется с такими нагрузками, можно говорить о хорошем функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы и ее высокой устойчивости к развитию заболеваний. Напротив, организм, плохо справляющийся с данными нагрузками, имеет ослабленную, малотренированную сердечно– сосудистую систему, подверженную возникновению различных патологий.

Способы определения МПК. МПК (максимальное потребление кислорода) – это такое количество кислорода, которое организм способен усвоить за 1 минуту, что является критерием аэробной мощности. Именно это показатель является фактором, лимитирующим нашу работоспособность. Поскольку механизм этого процесса заключается в поглощении кислорода из окружающей среды, доставки его к органам и потреблении кислорода самими органами (в основном скелетными мышцами), то зависит МПК в основном от двух факторов: функции кислородтранспортной системы и способности скелетных мышц усваивать поступающий кислород. В свою очередь, кислородно-транспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечно– сосудистую систему. Поэтому связь между показателем МПК и состоянием организма очевидна.

Определение величины МПК возможно двумя способами:

1. Прямой метод, с помощью прибора – газоанализатора (достаточно сложно и требует наличия дорогостоящей аппаратуры).

2. Косвенные методы, с использованием функциональных тестов (хотя и имеет небольшую погрешность, (которой можно пренебречь) является очень доступным методом для оценки физического здоровья человека).

К косвенным методам определения МПК относятся метод Астранда; определение по формуле Добельна; по величине PWC170 и др.

Определение МПК по методу Астранда.

Оборудование: велоэргометр, ступеньки высотой 40 см и 33 см, метроном, секундомер, номограмма Астранда.

Ход работы: на велоэргометре обследуемый вып олняет 5-минутную нагрузку определенной мощности. Величина нагрузки подбирается с таким расчетом, чтобы частота пульса в конце работы достигала 140-160 уд/мин (примерно 1000-1200 кгм/мин). Пульс подсчитывается в конце 5-й минуты в течение 10сек. Затем по номограмме Астранда определяют величину МПК, для чего, соединив линией ЧСС во время нагрузки (шкала слева) и вес тела обследуемого (шкала справа), находят в точке пересечения с центральной шкалой величину МПК.

Определение МПК по степ-тесту.

Испытуемый в течение 5 минут производит восхождение на ступеньку высотой 40 см для мужчин и 33 см для женщин со скоростью 25,5 цикла, в 1 минуту. Метроном устанавливается на частоту 90. В конце 5-й минуты в течение 10 сек. регистрируется частота пульса. Величина МПК определяется по номограмме Астранда и сравнивается с нормативом со спортивной специализации. Учитывая, что МПК зависит от веса тела, вычислить относительную величину МПК (МПК/вес) и сравнить со средними данными.

Определение МПК по величине PWC170.

Расчет МПК производится с помощью формул, предложенных В. Л. Карпманом:

МПК = 2,2×PWC170 + 1240 (для спортсменов невысокой спортивной квалификации или специализирующихся в скоростно-силовых видах спорта);

МПК = 2,2×PWC170 + 1070 (для спортсменов высокой квалификации или тренирующихся на выносливость).