Определение максимального потребления кислорода

Существует много разнообразных методов как прямого, так и прогностического (непрямого) определения максимального потребления кислорода (МПК). В основе этих методов лежат рекомендации специальной комиссии ВОЗ по стандартизации тестирования ФР человека.

Прямое измерение МПК проводят при велоэргометрии, степэргометрии и работе на тредмиле. Общим принципом тестирования является использование нагрузок, вызывающих максимальную мобилизацию системы кислородного обеспечения организма. При этом применяют следующие типы нагрузок.

• Нагрузки постоянной мощности до полного утомления. Мощность нагрузки должна соответствовать предполагаемому критическому уровню (максимуму аэробной производительности), который предварительно определяется непрямым методом при использовании нагрузок субмаксимальной интенсивности. Выполнению теста должна предшествовать 2-минутная разминка при мощности, составляющей не более 70% от предсказанного максимума.

• Дискретные нагрузки возрастающей мощности. Работа выполняется в интервальном режиме, при котором 5-6-минутные нагрузки, увеличивающиеся на некоторую постоянную величину, сменяются периодами отдыха. Работа в таком режиме продолжается до отказа.

• Непрерывные нагрузки с линейно возрастающей мощностью.

• Непрерывные нагрузки со ступенчатым повышением мощности. Длительность каждой ступени 2-4-6 мин.

В каждом случае испытуемый должен выполнить предельную мышечную работу.

При велоэргометрии для прямого измерения МПК предпочтительными являются нагрузки ступеневозрастающей мощности «до отказа» с длительностью каждой ступени 4-6 мин. При такой продолжительности напряжения обеспечивается на всех его уровнях стабилизация кардиореспираторных реакций (Steady State).

Согласно рекомендациям Комитета экспертов ВОЗ, для детей и женщин тест следует начинать с нагрузки 25 Вт, увеличивая каждую последующую ступень на 25 Вт. Для мужчин начальная нагрузка должна составлять 50 Вт; каждая последующая ступень должна возрастать на 50 Вт.

Выбор мощности для каждой ступени нагрузки можно проводить и в соответствии с должным уровнем МПК. Наиболее целесообразный темп педалирования - 60 об/мин, поскольку он обеспечивает наибольший КПД.

Прямое измерение МПК может быть произведено также при степэргометрии. С этой целью используют одинарную (высотой 40-50 см) или двойную ступеньку. Первоначальная мощность нагрузки составляет не более 70% МПК. Затем ее увеличивают путем нарастания через каждые 2 мин темпа восхождения от 80 до 140 шагов в минуту. Ритм задается метрономом.

Для определения МПК во время проведения тестов производится анализ выдыхаемого воздуха с помощью газоанализатора Холдена (воздух берут в мешки Дугласа за 30-секундные отрезки времени) или автоматических анализаторов (Spirolyt, Metabotest и др.). Анализаторы Gaeger и Metabotest позволяют непрерывно регистрировать концентрацию О₂ и СО₂ в выдыхаемом воздухе в исходном состоянии, во время нагрузки и в восстановительном периоде.

Непрямое измерение МПК Прямой метод измерения МПК достаточно сложен; он требует максимальных по мощности нагрузок, сложной аппаратуры и участия в исследовании специально обученного персонала. Кроме того, напряжения предельной интенсивности небезопасны для здоровья. Статистика показывает, что риск для здоровья при выполнении максимальных нагрузок здоровыми людьми ничтожно мал, однако при их применении у лиц со скрыто протекающей патологией в 0,01% случаев бывает летальный исход. Поэтому для оценки работоспособности при массовом обследовании рекомендуется использовать субмаксимальные нагрузки, на основе которых производится непрямое определение МПК.

При определении МПК с помощью теста на велоэргометре учитывают величину нагрузки (кгм/мин или Вт) и ЧСС во время ее выполнения. МПК определяют по номограмме Астранда (рис. 2.8). На шкале А (для мужчин) или Б (для женщин) отмечают величину нагрузки субмаксимальной мощности. Найденную точку прямой линией соединяют со шкалой 1, на которой представлены значения потребления О₂, а затем со шкалой 2, отражающей ЧСС для данного пола при выполненной работе. В месте пересечения линии со шкалой 3 находится показатель МПК (л/мин); его умножают на поправочный коэффициент, чем обеспечивается соответствие расчетного МПК возрасту обследуемого (табл. 2.5).

Рис. 2.8. Номограмма Астранда для определения МПК непрямым методом

 

Таблица 2.5. Поправочный коэффициент для определения МПК согласно возрасту

Непрямое определение МПК проводят также с помощью степэргометрии. Обычно для мужчин рекомендуют восхождение на ступеньку высотой 40 см, для женщин - 33 см, темп восхождений - 22,5 шага в минуту в течение 6 мин (метроном устанавливают на частоту 90 в 1 мин). ЧСС определяется в конце 6-й минуты. При невозможности определения ее во время работы допускается измерение в течение первых 10 с после нагрузки (результат умножают на 6). МПК оценивают по номограмме Астранда (см. рис. 2.8). Необходимо соединить линией с учетом пола показатель ЧСС, измеренный на последней минуте нагрузки (шкала 2), и значение массы тела (шкала Б). В точке пересечения со шкалой 3 определяют МПК, учитывая при этом поправочный коэффициент.

Принято считать, что методы косвенной оценки МПК с большими допущениями могут применяться только в случаях, когда речь идет о постоянно контролируемой группе обследуемых, каждому из которых произведено прямое измерение МПК, для коррекции последующей расчетной информации о динамике изменений аэробных возможностей организма.

Для определения ФР применяют тест PWC₁₇₀ (мощность нагрузки при ЧСС 170 в минуту). Физиологической предпосылкой определения PWC₁₇₀ является наличие линейной зависимости между ЧСС и мощностью выполненной работы. При более высоких величинах ЧСС прямолинейный характер связи прерывается. ЧСС 170 в минуту является оптимальной для работы сердца здорового молодого человека, при этом отмечаются максимальные значения сердечной производительности. Дальнейшее учащение приводит к снижению ударного объема крови. Преимущество метода в его простоте; он позволяет при выполнении 2 нагрузок умеренной мощности определить работоспособность (PWC₁₇₀).

Метод определения PWC_17g при велоэргометрии

Существуют 2 способа выполнения нагрузок на велоэргометре для определения PWC₁₇₀. При пробе Съестранда (1947) определяют ЧСС во время работы на велоэргометре мощностью 50, 100, 150 и 200 Вт. Продолжительность каждой ступени 5 мин. Нагрузку прекращают при достижении ЧСС 170 в минуту. Если наступает устойчивое состояние ЧСС на более низком уровне, производят экстраполяцию до ЧСС 170.

Второй способ предусматривает последовательное выполнение 2 нагрузок умеренной мощности с 3-5-минутным отдыхом или без него. Частота педалирования постоянная, в диапазоне 60-80 об/мин; продолжительность каждой нагрузки - от 3 до 6 мин. Мощность напряжения подбирают таким образом, чтобы разница между ЧСС при 1-й и 2-й ступенях составляла не менее 40 в минуту. Обычно интенсивность 1-й нагрузки 1 Вт/кг, 2-й - 2 Вт/кг. Если не достигается требуемая разница ЧСС, назначают 3-ю нагрузку из расчета 2,5-3 Вт/кг. В конце каждой нагрузки в течение последних 30 с определяют ЧСС с помощью ЭКГ или пальпаторно.

Расчет PWC₁₇₀ производят 2 способами: графическим (рис. 2.9) и математическим. При графическом методе в системе координат строится зависимость между ЧСС при 2 нагрузках и их мощностью. При экстраполяции находят мощность нагрузки, соответствующую ЧСС 170 в минуту.

Рис. 2.9. Графический способ определения PWC₁₇₀: f₁ и f₂ - ЧСС при 1-й и 2-й нагрузках; W₁ и W₂ - мощность 1-й и 2-й нагрузок

 

Математический способ расчета PWC₁₇₀ предусматривает использование формулы, предложенной В.Л. Карпманом:

PWC170 = (N₁ + (N₂ - N₁) x (170 - f₁)) / (f₂ - f₁), (1)

где N₁ - мощность 1-й нагрузки; N₂ - мощность 2-й нагрузки; f₁ - ЧСС в конце 1-й нагрузки; f₂ - ЧСС в конце 2-й нагрузки.

Метод определения PWC 170 при степэргометрии. Обследуемому предлагают выполнить 2 нагрузки, мощность которых рассчитывают по формуле:

W = 1,33 x P x h x n, (2)

где W - мощность нагрузки, Вт; Р - масса тела, кг; h - высота ступеньки, см; n - количество восхождений в 1 мин; 1,33 - коэффициент, учитывающий величину работы при спуске со скамейки. Высоту ступеньки подбирают в зависимости от длины ноги обследуемого, поэтому рекомендуется иметь набор ступенек различной высоты; удобно использовать универсальную раздвижную ступеньку с изменяющейся высотой площадки.

Для женщин лучше использовать ступеньки высотой 30 см, для мужчин - 40 см. Применительно к данной высоте ступенек разработаны таблицы, в которых указаны мощность работы и количество восхождений в зависимости от массы тела обследуемых. При степэргометрии нагрузки должны быть такой интенсивности, чтобы ЧСС в конце 1-й нагрузки устойчиво находилась в пределах 100-120, а в конце 2-й - 140-160 в минуту.

Мощность 2-й нагрузки можно повысить за счет увеличения темпа восхождений. Это позволяет сократить общее время на проведение теста с 8 мин (по 4 мин на 2 нагрузки) до 5 мин. По методике, модифицированной В.С. Фарфелем, при степ-тесте последовательно выполняются 2 нагрузки без отдыха между ними. Продолжительность 1-й - 3 мин, 2-й - 2 мин. При этом устойчивое состояние наступает на 2-3-й минуте 1-й нагрузки, при выполнении 2-й - на 2-й минуте, что связано с повышением уровня функционирования обеспечивающих работу систем в результате выполнения 1-й нагрузки.

При более значительном сокращении времени выполнения нагрузок физиологические процессы не достигают устойчивого состояния и показатель PWC₁₇₀ может оказаться недостоверным. Отсутствие устойчивого состояния требует продолжения нагрузки еще в течение 1-2 мин. Если величина пульса 170 в минуту и более будет достигнута в конце 1-го напряжения, 2-е не назначают. Такое повышение ЧСС может быть связано с неправильным выбором мощности 1-й нагрузки, выраженным состоянием детренированности сердечно-сосудистой системы, эмоциональной лабильностью и т.д.

Расчет PWC_I70 при степ-тесте производится по формуле (1).

Наиболее высокие средние величины PWC₁₇₀ зарегистрированы у спортсменов, занимающихся циклическими видами спорта.

ФР при пульсе 170 в минуту у нетренированных мужчин в возрасте 20-29 лет составляет 162,3±6,1 Вт, в 30-39 лет - 150,6±4,3 Вт и в 40-49 лет - 142,2±2,2 Вт. У мужчин 50-59 и 60-69 лет средние значения ФР, рассчитанные при пульсе 150 в минуту, снижаются соответственно до 136±6,7 и 116,7±11 Вт.

Предложена формула расчета МПК по PWC_I70 для нетренированных людей:

МПК = 1,7 - PWC_I70 + 1240.

Другие методы оценки ФР

Проба Шефарда. Автором предложен 2-ступенчатый степ-тест, который учитывает темп восхождения на ступеньку в зависимости от возраста, пола и массы тела. Время восхождения - 4-5 мин. Для установления на метрономе необходимого темпа указанное в табл. 2.6 количество циклов следует умножить на 6. Результат пробы оценивают по величине пульса, регистрируемой с помощью электрокардиографа или определяемой пальпаторно в первые 10 с после завершения пробы (результат умножают на 6). Полученную ЧСС за минуту сравнивают с должной для данной нагрузки (см. табл. 2.6).

Аэробная производительность оценивается как средняя при отклонении фактической ЧСС от должной на ±10 в 1 мин; при меньших значениях пульса ФР оценивается как высокая, при больших - как низкая.

Гарвардский степ-тест. Тест предусматривает восхождение на ступеньку: для мужчин - высотой 50 см, для женщин - 43 см при частоте 30 в минуту (темп метронома устанавливают на 120 в 1 мин) и длительности 5 мин. Каждое восхождение состоит из 4 шагов (рис. 2.10). После завершения работы у обследуемого в положении сидя подсчитывают ЧСС в первые 30 мин начиная со 2-й, 3-й и 4-й минут восстановления. По полученным данным рассчитывают индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

ИГСТ = (t x 100) / ((П₁ + П₂ + П₃) x 2),

где t - время восхождения, с; П₁, П₂, П₃ - частота пульса соответственно во 2-ю, 3-ю и 4-ю минуты восстановления.

При отставании из-за усталости от заданного метрономом темпа через 15-20 с после начала нарушений тест прекращают и учитывают.

 

Таблица 2.6. Частота восхождений на ступеньку (циклы - 1 мин) в зависимости от возраста, пола и массы тела

Примечание. В скобках - должная ЧСС для данной нагрузки.

Рис. 2.10. Гарвардский степ-тест (восхождение на одноступенчатую лестницу)

 

При выполнении степ-теста обследуемый поднимается на 2 счета (1-2) и также на 2 счета (3-4) спускается (спиной вперед). Полный цикл восхождения состоит из 4 шагов. Цифры - количество шагов при восхождении

фактическое время работы в секундах. Тест следует немедленно прекратить при возникновении признаков чрезмерного утомления: бледности лица, появлении холодного пота, слабости и т.д.

При массовых обследованиях используют сокращенную форму гарвардского степ-теста: производится однократный подсчет пульса в первые 30 мин начиная со 2-й минуты восстановления. ИГСТ рассчитывают по формуле:

ИГСТ = (t x 100) / (П₁ x 5,5).

ФР по ИГСТ оценивают по соответствующей шкале (табл. 2.7).

 

 

Таблица 2.7. Оценка ФР по ИГСТ

Проба Руфье. В связи с большой интенсивностью нагрузки при выполнении гарвардского степ-теста он применяется для оценки ФР здоровых людей молодого возраста. Для старших возрастных групп рекомендуется метод косвенной оценки с помощью функциональной пробы Руфье. Метод основан на учете величины пульса, зафиксированной на различных этапах восстановления после относительно небольших нагрузок. С этой целью используют 30 приседаний за 45 с либо 3-минутный степ-тест. Пульс определяют после 5 мин отдыха в положении лежа (при степ-тесте - сидя) за 15 с до нагрузки, в первые и последние 15 мин начиная с 1-й минуты восстановления (результат умножают на 4). Для оценки ФР по приведенной ниже формуле рассчитывают индекс Руфье:

Индекс Руфье = ((П₁ + П₂ + П₃) - 200) / 10,

где П₁ - исходный пульс; П₂ - сразу после нагрузки; П₃ - в конце 1-й минуты восстановления.

ФР рассматривается как высокая при индексе Руфье <3, хорошая - 4-6, посредственная - 7-10, удовлетворительная - 10-15, плохая - 15 и более.

Тест Навакки. Своеобразной разновидностью максимального теста с регистрацией лишь «критической» мощности без данных газоанализа является тест Навакки. Его достоинства - информативность, простота исполнения, возможность унифицировать результаты исследования. Тест рекомендован ВОЗ для широкого применения.

Для проведения теста необходим лишь велоэргометр. Нагрузка индивидуализируется в зависимости от массы тела испытуемого. Тест начинается с исходной нагрузки 1 Вт на 1 кг массы тела и через каждые 2 мин увеличивается на эту же величину. Регистрируют максимальную достигнутую мощность и время ее удержания (в пределах 2 мин). В момент «отказа» потребление О₂ у испытуемого близко к максимальному, ЧСС также достигает максимальных значений. Тест пригоден для исследования как тренированных, так и нетренированных лиц; возможно его использование и в восстановительном лечении для дозирования нагрузки при лечебной гимнастике и при оценке эффективности реабилитационного процесса. В последнем случае начинать пробу нужно с нагрузки 0,25 Вт/кг. В табл. 2.8 приведена оценка результатов теста для здоровых людей.

Таблица 2.8. Оценка результатов теста Навакки

Нормальная ФР у нетренированных (мощность 3 Вт/кг, удерживаемая в течение 2 мин) соответствует МПК 42-44 мл/кг/мин, т.е. среднему функциональному классу (ФК) аэробной способности по Астранду для мужчин в возрасте 20-50 лет. Выборочные исследования показывают, что среди европейских мужчин подобным уровнем ФР обладают всего 5-8%.

Врачебное заключение

По итогам комплексного врачебного обследования составляется развернутое заключение, содержащее оценку состояния спортсмена и вытекающие из этого рекомендации.

Заключение должно включать следующие разделы: оценку состояния здоровья, оценку физического развития, оценку функционального состояния, допуск к занятиям и соревнованиям, рекомендации по организации и проведению лечебно-профилактических и восстановительных мероприятий, рекомендации по режиму и методике занятий или спортивной тренировки, назначение на очередное или дополнительное обследование.

Наиболее полным, содержащим все перечисленные разделы, заключение должно быть при первичном обследовании. При повторных динамических обследованиях основное внимание уделяется изменениям в здоровье, физическом развитии и функциональном состоянии тренирующегося за истекшее после предыдущего обследования время, контролю выполнения и эффективности сделанных ранее назначений и рекомендаций, при необходимости - их изменению.

Заключение «здоров» может быть дано лишь при отсутствии какихлибо (даже незначительных) отклонений и жалоб. Хорошее самочувствие не всегда служит прямым указанием на отсутствие нарушений, а большое желание заниматься спортом нередко приводит к сокрытию имеющихся жалоб. Поэтому при малейшем подозрении на наличие каких-либо отклонений в здоровье следует проводить дополнительное специальное обследование. Но в целом отсутствие нарушений и жалоб позволяет написать в заключении вывод: «здоров».

При выявлении каких-либо нарушений в здоровье указывается диагноз заболевания с полной его характеристикой: форма, стадия, течение, этиология, степень компенсации и пр.

Представляется допустимым пользоваться понятием «практически здоров» при составлении заключения о функциональном состоянии спортсменов, если имеющиеся нарушения не представляют какой-либо опасности для здоровья в связи с использованием физических нагрузок и не требуют специальной коррекции тренировочного режима. При этом в заключении обязательно следует указать точный характер выявленных нарушений, т.е. обосновать постановку такого диагноза.

При повторных обследованиях должна быть указана динамика этих изменений, а при отрицательных сдвигах диагноз может быть изменен. Следует указать также перенесенные за истекшее время травмы и заболевания, их влияние на работоспособность и наличие осложнений.

Хорошие показатели здоровья и функционального состояния свидетельствуют об адекватности используемых занимающимися нагрузок и режима тренировки, что и указывается в заключении. Если при обследовании выявлены какие-либо неблагоприятные изменения, отсутствует положительная динамика либо функциональное состояние не соответствует задачам и периоду подготовки, необходим тщательный анализ режима последней с внесением определенных изменений в соответствии с показателями состояния каждого обследуемого. Это может касаться характера, объема и интенсивности нагрузок, их чередования с отдыхом, продолжительности и характера последнего, введения либо исключения каких-либо упражнений, частоты соревнований, изменения условий занятий, общего режима жизни занимающегося и т.п. В конце заключения указываются рекомендуемые сроки и характер следующего комплексного обследования, дополнительных обследований (в амбулатории, стационаре, в естественных условиях и т.п.), требующих наблюдений и самоконтроля.

Заключение в письменном виде заносится в принятую для каждого контингента занимающихся форму и доводится до сведения тренера (преподавателя, руководителя занятий), который использует материалы врачебного обследования для составления и коррекции плана занятий с физкультурниками или плана подготовки спортсменов.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите методы исследования, применяемые во врачебном контроле.

2. Какой метод обследования является основным в спортивной антропологии?

3. Что изучает соматоскопия?

4. Укажите принципы классификации функциональных проб.

5. Какие функциональные пробы применяются для определения

ФР?

6. Перечислите типы реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку.

7. Назовите существующие методы исследования физического развития.

8. Дайте физиологическое обоснование пробы PWC₁₇₀; каковы показания к ней и методика применения?

9. Тестирование ФК аэробной способности по Куперу.