ГЛАВА 11. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СПОРТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ

Для решения задач, стоящих перед спортивной медициной, каждый человек, занимающийся физической культурой и спортом или приступающий к занятиям, проходит врачебное обследование. Оно состоит из общего клинического обследования, антропометрических измерений и проведения функциональных проб. На основании полученных данных выносится врачебное заключение.

Объем врачебного обследования зависит от конкретных целей и условий его проведения. Обязательными являются сбор медицинского и спортивного анамнеза, исследование физического развития, опреде- ление состояния нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, систем пищеварения, выделения и др. В таком объеме врачебное обследование проводится для всех лиц, приступающих к занятиям или уже занимающихся физической культурой и спортом, и оформляется в виде «врачебно-контрольной карты физкультурника». Объем врачебного обследования спортсменов высокой квалификации значительно шире и включает в себя ряд специальных методов исследования.

Характер исследований обусловлен их основной целью. Для приступающих к занятиям физическими упражнениями это назначение соответствующего их функциональному состоянию тренировочного режима. Для тех кто уже занимается оздоровительной физкультурой и массовым спортом - оценка эффективности этих занятий, соответствие тренировочного режима функциональным возможностям организма. У спортсменов врачебное обследование решает целый ряд спе- циальных задач, главные из которых - определение состояния здоровья и функциональной готовности к тренировочной или соревновательной нагрузке, а также выявление признаков неблагоприятного влияния физических нагрузок на организм вследствие их неадекватности.

Медицинский анамнез собирают по общепринятым правилам и дополняют спортивным. Спортивный анамнез включает сведения о том, занимается ли обследуемый физической культурой и спортом давно или впервые приступает к занятиям, каким именно видом спорта или оздоровительной тренировкой преимущественно занимается,

участвует ли в соревнованиях, каковы его достижения. После этого исследуется морфологический статус спортсмена с оценкой его физического развития и соматотипа.

11.1. СПОРТИВНАЯ МОРФОЛОГИЯ

И АНТРОПОМЕТРИЯ

Спортивная морфология изучает особенности строения тела спортсменов в различных видах спорта, их связь с достижениями атлетов, а также закономерности морфологических и функциональных изменений, происходящих в организме человека под влиянием занятий физической культурой и спортом.

Основным методом спортивной морфологии является антропометрия - измерение размеров тела, или соматометрия (собственно антропометрия) - измерение размеров тела живого человека. Среди множества объектов, изучаемых в спортивной морфологии, наибольшее внимание привлекают тотальные размеры тела, его пропорции и состав массы тела.

Тотальные размеры тела подразделяются на весовые (масса тела) и пространственные тотальные размеры. Последние, в свою очередь, - на линейные размеры (длина тела и обхват грудной клетки в сантиметрах), объемные (объем тела в кубических метрах) и поверхностные (абсолютная поверхность тела в квадратных метрах).

При изучении пропорций тела следует выделять тип пропорций, продольные целые и частичные размеры тела, поперечные и обхват- ные размеры сегментов тела, а также соотношение размеров сегментов тела, ориентированных в различных плоскостях.

Оценка содержания метаболически активных фракций в массе тела спортсмена представляет значительный интерес при определе- нии тренированности, прогнозировании спортивного результата, адаптации к различным физическим нагрузкам и способности к восстановлению после них.

На схеме 11.1 представлены некоторые основные соматические показатели, которые во многом определяют пригодность того или иного спортсмена к спортивной специализации, а также успешность выступления в соревнованиях. Такими показателями являются соматотип спортсмена, состояние позвоночника и его отделов, состояние стопы, строение суставов и подвижность в них, мышечная сила и масса тела.

Схема 11.1. Основные морфологические показатели, определяющие эффективность двигательной активности (Мартиросов Э.Г., 1993)

Основным методом оценки особенностей телосложения человека является антропометрический метод, который предусматривает определение продольных, глубинных, поперечных, обхватных размеров тела, массы тела, толщину кожно-жировых складок.

Для обеспечения точности измерений используют так называемые антропометрические точки, имеющие строгую локализацию: костные выступы, отростки, бугры, мыщелки, края соединяющихся костей, постоянные складки кожи и др. Местонахождение той или иной антропометрической точки определяют путем пальпации и безболезненного надавливания с последующим обозначением ее дермографическим карандашом.

Анатомо-топографические точки, позволяющие определять размеры тела спортсмена, показаны на рис. 11.1.

Например, верхушечная точка - наиболее высокая точка при стандартном положении головы. При ее определении необходимо встать справа от спортсмена и, держа антропометр в правой руке, установить его строго вертикально в срединной вертикальной плоскости. Линейка прибора направляется на верхушечную точку и фиксируется левой рукой (линейка должна плотно касаться темени).

При измерении высоты плечевой точки над полом, стоя лицом к спортсмену, антропометр, как всегда, держат в вертикальном положении и устанавливают его в сагиттальной плоскости, проходящей через измеряемую точку.

Продольные размеры тела человека определяют как расстояние между антропометрическими точками, ориентированными в вертикальной плоскости. Они измеряются с помощью антропометра - определяется высота всех антропометрических точек над опорной поверхностью, на которой стоит спортсмен.

Рис. 11.1. Антропометрические точки (Мартиросов Э.Г., 1993)

Основными продольными размерами тела являются:

•  длина тела (рост) - высота верхушечной точки над поверхностью опоры;

•  длина туловища - разница высот верхнегрудинной и лобковой точек (проекционное расстояние между ними);

•  длина верхней конечности - разница высот акромиальной и пальцевой точек (проекционное расстояние между ними);

•  длина нижней конечности - половина суммы высот передней подвздошно-остистой и лобковой точек и т.д.

Измерение диаметров тела (поперечных и глубинных) размеров тела производится толстотным циркулем или верхней рейкой антропометра. Основные определяемые параметры:

•  акромиальный диаметр (ширина плеч) - расстояние между правой и левой акромиальными точками;

•  тазовый диаметр (ширина таза) - расстояние между двумя подвздошно-гребневыми точками;

•  среднегрудинный поперечный диаметр грудной клетки - горизонтальное расстояние между выступающими точками боковых поверхностей грудной клетки на уровне среднегрудинной точки, что соответствует уровню верхнего края IV пары ребер;

•  нижнегрудинный поперечный диаметр грудной клетки - горизонтальное расстояние между наиболее выступающими точками боковых поверхностей грудной клетки на уровне нижнегрудинной точки;

•  переднезадний среднегрудинный диаметр - наибольшее расстояние между среднегрудинной точкой и остистым отростком позвонка, лежащего в этой же горизонтальной плоскости;

•  поперечный диаметр дистальной части плеча - наибольшее расстояние между латеральным и медиальным мыщелками плечевой кости;

•  поперечный диаметр дистальной части бедра - наибольшее расстояние между медиальным и латеральным мыщелками бедренной кости;

•  поперечный диаметр дистальной части голени - наибольшее расстояние между выступающими точками лодыжек большеберцовой и малоберцовой костей.

Измерение обхватных размеров тела производится при помощи сантиметровой ленты. При этом необходимо учитывать ее правильное положение:

•  обхват шеи - лента проходит под щитовидным хрящом;

•  обхват груди - лента проходит сзади под нижними углами лопаток, спереди у мужчин и детей накладывается на уровне сосков, у женщин - по верхнему краю грудной железы (измерение проводится при глубоком вдохе, глубоком выдохе и в спокойном состоянии);

•  обхват живота - лента накладывается на уровне пупочной точки в момент паузы между вдохом и выдохом;

•  обхват талии - лента накладывается на 5-6 см выше подвздошных гребней;

•  обхват бедра - спортсмен стоит, ноги на ширине плеч, лента накладывается на бедро под ягодичной складкой;

•  обхват голени - лента проходит в месте наибольшего развития икроножной мышцы.

Отложения жира. Измерение кожно-жировых складок дает возможность дать характеристику степени отложения жира - толщины кожножировых складок на разных участках тела. Определение толщины кожно-жировых складок производят методами калиперометрии, рентгенографии, ультразвуковой эхолокации и др. Во врачебной практике чаще при этом используют антропометрический циркуль-калипер, обеспечивающий стандартную величину давления на исследуемый участок кожи. Двумя пальцами левой руки захватывают участок кожи (на конечностях - 2-3 см, на туловище - до 5 см), не вызывая болезненного ощущения, слегка оттягивают его и фиксируют кожно-жировую складку. Затем измеряется толщина складки циркулем-калипером.

Для общей характеристики степени отложения жира достаточно измерить складки под нижним углом лопатки, на задней и передней поверхностях плеча, передней поверхности предплечья, передней поверхности груди, передней поверхности стенки живота, а также на переднелатеральной поверхности верхней трети бедра, параллельно ходу паховой складки и несколько ниже ее. На голени складку берут почти вертикально на заднелатеральной поверхности, на уровне нижнего угла подколенной ямки.

11.1.1. Физическое развитие

На основании полученных данных проводится оценка физического развития. Под ней понимается совокупность морфологичес- ких и функциональных признаков, позволяющих определить запас физических сил, выносливости и работоспособности организма.

Физическое развитие во многом обусловлено наследственными факторами (генотип), но вместе с тем его состояние после рождения (фенотип) в большей степени зависит от условий жизни и воспитания. Это один из показателей состояния здоровья населения.

Предполагается, что физическое развитие человека прямо пропорциональна массивности тела (отношение массы к поверхности), его плотности (отношение массы к объему) и обратно пропорциональна вытянутости тела (отношение длины тела к обхвату грудной клетки). Считается, что эти характеристики предопределяют физическую дееспособность индивида в не меньшей степени, чем результаты функциональных тестов.

Большинство исследователей, диагностируя физическое развитие, опираются на три легко доступных для изучения морфологических признака: длина тела, масса тела и обхват груди. Их называют тотальными размерами тела. Наряду с этими основными признаками в программу включают и дополнительные - жизненная емкость легких ЖЕЛ, сила различных групп мышц и т.д.

При массовых обследованиях лиц, занимающихся оздоровительной физической культурой, оценку физического развития можно про- вести, пользуясь методами индексов, стандартов и корреляции.

Метод индексов (индекс Кетле, Эрисмана, Пинье, силовые и др.) применяется лишь для ориентировочной оценки антропометрических показателей. Недостаточная достоверность оценки по индексам связана с тем, что в них обычно не учитываются возраст, уровень биологической зрелости и многое другое, а главное, не оценивается состав массы тела. Именно соотношение активных и пассивных тканей в массе тела определяет функциональные возможности организма.

Метод стандартов, или антропометрических профилей, позволяет оценить физическое развитие по стандартам (средним величинам морфологических показателей) той группы, к которой принадлежит обследуемый. При этом берут стандарты по ростовым группам, учитывая, что многие признаки (масса тела, окружность грудной клетки, жизненная емкость легких и др.) зависят от длины тела. Оценку физического развития производят, сравнивая полученные показатели со средними (стандартными) величинами.

Метод корреляции (или шкал регрессии) дает более точную оценку физического развития, так как основан на анализе связи между морфологическими показателями (масса и длина тела, окружность грудной клетки и др.). Сущность метода состоит в определении математически

выраженной (в виде регрессионного уравнения) взаимосвязи между признаками физического развития, соответствующей группе обследуемых. Затем проводится сравнение рассчитанных по полученному уравнению величин тех или иных морфологических показателей с показателями физического развития конкретного пациента.

Для практических целей чаще на основе методов стандартов антропометрических показателей или уравнений регрессии создаются таблицы, позволяющие без каких-либо расчетов оценить физическое развитие конкретного индивидуума, его соответствие нормативам, например, характерным для спортсменов конкретного вида спорта.

11.1.2. Состав массы тела

Важной составляющей антропометрического исследования является определение состава массы тела. Это связано с тем, что характер деятельности и питания отражается на изменчивости состава тела человека. При усиленной физической тренировке нарастает мышечная масса и теряется избыточный жир, а ограниченная двигательная активность (гипокинезия) вызывает увеличение запасов жира и уменьшение мышечной массы. Запасы жира увеличиваются при усиленном питании и расходуются при специально подобранной диете. Во многих видах спорта уменьшение массы тела при ограничениях в диете является одной из сложных и актуальных проблем (например, для штангистов и боксеров на этапе предсоревновательной подготовки), в решении которой помимо учета энергетического баланса важное место занимает анализ состава массы тела.

Существует несколько моделей состава массы тела человека, из которых наиболее популярны следующие:

1. Масса тела = общий жир + вес скелета + скелетные мышцы + + вода.

2. Масса тела = жир тела + обезжиренная масса тела. Принято выделять активную и малоактивную в энергетическом

отношении массу тела. К малоактивной массе тела относят жир тела, а к активной - обезжиренную массу тела.

Определение всех этих компонентов массы тела в полном объеме не всегда возможно при массовом обследовании спортсменов и лиц, занимающихся оздоровительной физической культурой. С целью получения срочной информации обычно ограничиваются определением жировой и активной массы тела, в спортивной практике также оценивают содержание мышечной ткани.

Для определения жировой массы или абсолютного количества жирового компонента в массе тела используют формулу Матейки, имеющую следующий вид:

D = d * S * k,

где D - общее количество жира в килограммах, d - средняя толщина слоя подкожного жира вместе с кожей в миллиметрах, S - поверхность тела в квадратных сантиметрах, а k - константа, равная 0,13, она получена экспериментальным путем.

Среднюю толщину подкожного жира вместе с кожей вычисляют следующим образом:

d = (d_t + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ + d₆ + d₇ + d₈) , 16

где dj. . . d₈ - толщина кожно-жировых складок (в мм) соответственно на плече (спереди и сзади), предплечье, спине, животе, бедре, голени и груди. Необходимо учитывать, что при определении величины d у женщин используют семь складок, так как складку на груди не измеряют. В соответствии с этим сумму семи складок делят не на 16, а на 14.

Приведенная формула может быть использована для определения общего жира у лиц мужского и женского пола в возрасте от 16 лет и старше.

Процентное содержание жира в массе тела определяют следующим образом:

% жира =D*100/W ,

W

где D - общий жир (кг); W - масса тела (кг).

Рассчитанный показатель может быть использован для определения активной массы тела (АМТ) по следующей формуле: чтобы получить АМТ (в кг), из массы тела следует вычесть массу жира D.

Как правило, чем выше содержание жирового компонента у спортсменов, тем ниже показатели выносливости и ее физиологических характеристик (таких, как максимальное потребление кислорода, величина физической работоспособности по тесту PWC₁₇₀ и др.).

Для определения мышечной массы или абсолютного количества мышечной ткани (метаболически наиболее активной ткани тела) используют формулу Матейки:

М = L* r * k,

где М - абсолютная масса мышечной ткани в килограммах, L - длина тела в сантиметрах, r -среднее значение радиусов плеча, предплечья, бедра, голени (без подкожной клетчатки и кожи) в сантиметрах, а k - константа, равная 6,5. Величина r определяется по формуле:

r= сумма 4 обхватов _- сумма 5 жировых складок , 25,12 100

где в первую сумму входят обхваты плеча, предплечья, бедра и голени, а во вторую сумму - толщина жировых складок в области плеча (спереди и сзади), предплечья, бедра и голени.

У спортсменов, занимающихся теми видами спорта, которые требуют продолжительного перемещения тела в пространстве, мышечная масса достигает умеренных величин, а у спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми и силовыми видами спорта, она составляет 50% и более от общей массы тела.

11.1.3. Соматотип

Завершается антропометрическое исследование определением соматотипа человека, под которым принято понимать морфологи- ческое проявление конституции. Его оценивают на основе трех последовательных величин (в баллах), отражающих индивидуальные вариации формы и состава тела человека (Мартиросов Э.Г., 1993). Первый компонент (эндоморфия) характеризует степень тучности, второй (мезоморфия) - относительное развитие скелетной муску- латуры, третий (эктоморфия) - относительную вытянутость тела человека.

Для определения первого компонента необходимо определить сумму значений трех кожно-жировых складок: под нижним углом лопатки, на задней поверхности плеча, над подвздошным гребнем. Используя сумму трех анализируемых жировых складок, находят величину эндоморфии.

Для определения второго компонента необходимо определить значения нескольких параметров: диаметров дистальных эпифизов плеча и бедра, обхват плеча (в напряженном состоянии), обхватов голени (в месте наибольшего развития мускулатуры), толщины кожно-жировых складок над икроножной мышцей и трехглавой мышцей плеча, а также длины тела. Выраженность мезоморфии

вычисляют по специальным формулам или таблицам. Для определения третьего компонента необходимо рассчитать ростовесовой индекс.

Низкие оценки первого компонента свидетельствуют о малом содержании жира у обследуемого, а высокие - об избыточном его количестве. Низкие оценки второго компонента характеризуют сла- бое развитие скелета и мышечной системы, а высокие - очень хорошие. Низкие оценки третьего компонента отражают укороченность всего тела и его сегментов. Высокие значения индекса - об удлиненности тела и относительной недостаточности массы тела по отношению его длине.

Спортсмены, занимающиеся разными видами спорта, существенно отличаются друг от друга по соматотипу. Однако общим для них является принадлежность к мезоморфам той или иной степени выраженности. Причиной этого является связь данного морфологического параметра с психическими и функциональными характеристиками, обеспечивающими человеку успешность в двигательной активности, в том числе и в спорте как максимальном ее проявлении.

11.2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЫ

Важнейшим разделом врачебного контроля за лицами, занимающимися физической культурой и спортом, является оценка функ- ционального состояния организма, позволяющая построить рациональный двигательный режим, судить об эффективности тренировок и своевременно вносить в них необходимые коррективы. Поэтому в спортивной медицине исследования проводят не только в покое, но также с применением физических нагрузок, что позволяет оценить готовность организма использовать функциональные резервы при предъявлении повышенных требований, выявить ранние нарушения функций и механизмов адаптации, степень адекватности физической нагрузки состоянию здорового человека. В ходе как тренировок, так и занятий оздоровительной физической культурой обязательны динамические функциональные исследования.

Функциональные исследования в спортивной медицине основаны на сопоставлении физиологических показателей организма в условиях мышечного покоя, дозированных и предельных физических нагрузок, а также в восстановительном периоде. Арсенал современных методов

функционального исследования достаточно велик. Подбор методов обусловлен задачами и контингентом обследуемых, их уровнем подготовленности, а также видом двигательной активности. Это определяет необходимость оценки состояния именно тех функциональных звеньев организма, которые обеспечивают специальную работоспособность при данном виде мышечной деятельности. Для видов спорта, связанных с преимущественным проявлением выносливости, необходимо оценивать состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем, показатели аэробной и анаэробной производительности организма, для скоростно-силовых видов - нервно-мышечную и центральную нервную системы, опорно-двигательный аппарат. Для определения двигательного режима лиц, занимающихся оздоровительной физической культурой, особенно важно выявить функциональную полноценность системы кровообращения, нервно-мышечной системы, а также тех функциональных звеньев, которые наиболее пострадали вследствие заболевания.

Ведущим показателем функционального состояния организма является общая физическая работоспособность или готовность про- изводить физическую работу.

11.2.1. Понятие о физической работоспособности

В понятие «физическая работоспособность», а иногда просто «работоспособность» вкладывается очень разное по своему объему и смыслу содержание. В спортивной медицине под термином обычно обозначают потенциальную способность человека проявить максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе.

В повседневной жизни и в своей профессиональной деятельности человек использует только небольшую долю физической работоспособности. На более высоком уровне она проявляется в спорте, когда квалифицированный спортсмен в условиях соревнования устанав- ливает личный рекорд. Однако любое проявление физической работоспособности и даже «максимум усилия» - величина условная, и ее следует рассматривать как относительную. В настоящее время общепризнанно, что «физическая работоспособность» - понятие комплексное и определяется рядом факторов:

•  телосложение;

•  мощность, емкость и эффективность аэробный и анаэробный энергопродукции;

•  сила и выносливость мышц;

•  нейромышечная координация (ловкость);

•  состояние опорно-двигательного аппарата (гибкость);

•  психическое состояние.

Физическая работоспособность является интегральным выражением возможностей человека и входит в понятие его здоровья. Заключение об уровне физической работоспособности можно составить только после комплексной оценки составляющих ее компонентов. При этом чем больше будет количество измеренных факторов, тем точнее станет представление о физической работоспособности обследуемого. Тем не менее с позиций здоровья наиболее важными факторами являются мощность аэробной энергопродукции (аэробная производительность), силовая выносливость и гибкость. При недостаточности любого из этих компонентов трудно говорить о здоровье.

Однако в более узком смысле физическую работоспособность рассматривают как функциональное состояние кардиореспираторной системы. Подобный подход вполне оправдан, так как, с одной стороны, в повседневной жизни интенсивность физической активности (даже у спортсменов) не экстремальна и имеет выраженный аэробный характер (лимитируется системой транспорта кислорода - внешнее дыхание, сердечно-сосудистая система, кровь). С другой стороны, увеличение распространения гипертонии, ишемической болезни сердца и нарушений кровообращения головного мозга заставляет сосредоточить внимание опять-таки на сердечно-сосудистом аспекте здоровья. Поэтому часто ограничиваются определением максимума аэробной мощности (МПК) как главного фактора физической работоспособности, тесно связанного со здоровьем человека, а в видах спорта, требующих высокой выносливости, критерием возможности показать высокий результат.

Понятие аэробной работоспособности широко используется для обозначения предельных возможностей организма к мобилизации наиболее эффективного с физиологической точки зрения окислительного процесса как источника энергообразования. Оно включает в себе не только указание на физиологический механизм, определяющий предельные возможности осуществления физической работы, но и представление о принципе количественной характеристики этих предельных возможностей. Такой количественной характеристикой является исследование максимального для данного организма уровня потребления кислорода, достигнутого в результате предъявления ему мышечных нагрузок прогрессивно возрастающей мощности. Этот

уровень получил наименование максимального потребления кислорода (maxVO₂). Этот показатель принято выражать объемом кислорода в л/мин или мл/мин-кг, поглощенным организмом по достижении устойчивого состояния при такой мышечной работе, дальнейшее увеличение которой не вызывает возрастания МПК.

Уровень МПК зависит от максимальных возможностей двух функциональных систем:

1) кислородотранспортной, адсорбирующей кислород из окружающего воздуха и транспортирующей его к работающим мышцам и другим активным органам и тканям (система внешнего дыхания, крови и ССС);

2) системой утилизации кислорода, т. е. мышечной системой, экстрагирующей и утилизирующей доставляемый кровью кис- лород (композиция мышц, их структурные и биохимические особенности).

Таким образом, измеряя МПК, мы косвенно оцениваем функциональные возможности всех вышеперечисленных систем во время физической работы. Отсюда и приоритет МПК как показателя физической работоспособности.

При одинаковом уровне нагрузки потребление кислорода различается в некотором физиологическом диапазоне в зависимости от конституциональных факторов. Самые важные эндогенные детерминанты - циркуляторные возможности, максимальные дыхательные возможности, способность крови к транспорту кислорода, капилляризация и оксидативная способность мускулатуры, так же как и количество используемой мышечной массы, во многом имеют наследственную природу и возрастают в ходе тренировок не столь уж значительно, обычно не более чем на 20%.

11.2.2. Прямое измерение максимального потребления кислорода (МПК или maxVO₂)

Максимальное потребление кислорода изучается с помощью ступенчато повышающихся нагрузок обычно на велоэргометре или тредмиле. Виды физических нагрузок

• Обычно выбирается один из следующих типов нагрузок: непрерывная нагрузка равномерной интенсивности. Мощность работы может быть одинаковой для всех обследуемых или она устанавливается в зависимости от состояния здоровья, пола, возраста и физической подготовленности;

•  ступенеобразно повышающаяся нагрузка с интервалами отдыха после каждой ступени. Увеличение мощности и продолжительность интервалов варьируется в зависимости от задач обследования;

•  непрерывная работа равномерно (или почти равномерно) повышающейся мощности;

•  непрерывная ступенеобразная повышающаяся нагрузка без интервалов отдыха, при которой кардиореспираторные показатели достигают устойчивого состояния на каждой ступени, за исключением последних.

Для сравнения результатов нагрузочного тестирования крайне необходимо точное описание использованной модели нагрузок с обозначением ее вида, мощности, продолжительности, суммарной работы и других параметров.

Важным условием тестирования является точное измерение и дозирование нагрузок. Мощность (W) или интенсивность выполняемой работы выражается как работа в единицу времени - в ваттах (Вт) или кгм/мин. Мощность в 300 кгм/мин приравнивается к 50 Вт, так как 1 Вт равен приблизительно 6 кгм/мин.

Для целей функционального исследования кардиореспираторной системы нагрузки должны быть стандартные и отвечать следующим требованиям:

•  нагрузка должна быть такой, чтобы можно было измерить проделанную работу и в дальнейшем ее точно повторить;

•  должна существовать возможность изменения интенсивности (мощности) нагрузки в нужных пределах;

•  в работу должна вовлекаться по возможности большая часть мышц;

•  тестовая нагрузка должна быть достаточно простой и доступной, не требующей особых навыков;

•  преимущество следует отдавать таким видам нагрузки, при которых регистрация показателей возможна непосредственно во время выполнения работы.

В нагрузочном тестировании обычно используется один из трех видов устройств, обеспечивающих соответствующую эргометрию:

1) велоэргометр (работа сидя или лежа);

2) ступенька или степ-эргометрия;

3) бегущая дорожка или тредмил (третбан).

Велоэргометрия. Различают механические и электрические вело- эргометры. Они должны регулярно калиброваться, иначе результаты обследования становятся недостоверными. Важным преимуществом велоэргометрии является относительная неподвижность верхней части тела, что позволяет легко изучать разные физиологические показатели. Недостатком является локальное утомление и возникновение болей в мышцах нижних конечностей при тяжелых и длительных нагрузках. Обычно велоэргометрия выполняется в положении сидя.

Степ-эргометрия. В основу этого вида работы взято модифицированное восхождение по лестнице при минимальном перемещении обследуемого. Конструктивно степ-эргометры отличаются числом и высотой отдельных ступеней.

Мощность работы регулируется изменением высоты ступеньки или темпа восхождения. На одноступенчатую лестницу обследуемый поднимается на два счета и также на два счета спускается. Таким образом, полный цикл восхождения состоит из четырех шагов. На одностороннюю двухступенчатую лестницу восходят на три счета и спускаются вниз. Здесь полный цикл включает 6 шагов.

Темп восхождения задается метрономом, ритмичным звуковым или световым сигналом. Обычно темп восхождения выбирают в пределах от 60 до 120 шагов в 1 мин.

Некоторое неудобство создают постоянные маятниковые движения головы и рук, затрудняющие измерения во время нагрузки, например определение пульса и артериального давления. Однако при восхождении можно записать качественную ЭКГ, спирограмму и собрать образцы выдыхаемого воздуха для газометрии.

Тредмил (третбан). Третбаном называется «бегущая» дорожка, приводимая в движение мотором. Прибор позволяет моделировать ходьбу и бег в лабораторных условиях. Мощность нагрузки дозируется путем изменения скорости и наклона скользящей ленты. Наклон тредбана обозначается процентным отношением высоты подъема к длине ленты. Скорость измеряется в км/ч или м/сек.

Существенным преимуществом третбана является «глобальный» характер работы, т. е. включение в нее почти всех больших групп мышц. При беге на нем отсутствует лимит локального утомления мышц, в связи с этим удается получить более высокие значения максимума аэробной мощности (тахVO₂), чем с помощью других видов эргометрии.

Недостатками третбана является невозможность точно (в единицах мощности) измерить работу, его большие размеры, шум при работе и высокая стоимость.

Организация тестирования и меры предосторожности

Нагрузочное тестирование проводят в присутствии врача, знакомого с основами спортивной кардиологии. Он выбирает величину нагрузки и дает указания для ее прекращения. Средний персонал проводит соответствующие измерения, прикрепляет электроды для регистрации ЭКГ, собирает выдыхаемый воздух, забирает пробы крови и т.д. Тестированию с максимальными нагрузками обязательно должно предшествовать медицинское обследование (анамнез, физикальное исследование, ЭКГ), на основании которого выдается допуск.

Основные противопоказания к нагрузочному тестированию спортсменов:

•  острые заболевания (простуда и др.);

•  повышенная температура тела (выше 37,5 ?С);

•  частота сердечных сокращений выше 100 в 1 мин в покое;

•  отсутствие разрешения врача принимать участие в тестах с максимальными нагрузками;

•  менструация не является противопоказанием;

•  для мужчин старше 40 лет обязательно снятие ЭКГ. Показания для прекращения нагрузки теста:

•  испытуемый не в состоянии продолжать работу из-за утомления;

•  чрезмерное, не соответствующее возрасту, повышение систолического давления (240-250 мм Hg);

•  падение пульсового давления;

•  диастолическое давление превышает 125 мм рт. ст.;

•  падение диастолического давления;

•  отклонения в ЭКГ (снижение интервала ST больше чем на 0,2 мВ, появление желудочковых экстрасистолических комплексов, нарушение проводимости и др.);

•  недомогание, бледность или цианоз кожи лица, холодный пот, головокружение, невнятная речь, боль за грудиной, перемежающаяся хромота.

При резком прекращении нагрузки иногда наблюдается гипотензия позы (гравитационный шок), которая может вызвать аритмию. Поэтому нагрузку следует снижать постепенно и регистрировать ЭКГ еще 5-6 мин после ее окончания.

Тестирование всегда следует проводить в определенные часы дня, что позволит сопоставить полученные результаты. Желательно, чтобы температура в помещении, где проводят тестирование, поддерживалась около 18-22 ?С.

В день тестирования обследуемому рекомендуют легкий завтрак. Перед тестом пациент не должен принимать лекарств (за исключе- нием специальных целей). Исключаются также кофе, чай, никотин и алкоголь. Не рекомендуется проводить обследование после тяжелой мышечной нагрузки. В день тестирования физическая активность должна быть минимальной, за час до начала исследования обследуемый должен отдыхать.

При предъявлении нагрузки на велоэргометре выполняемые ступени могут быть 10 Вт по 1 мин, 25 Вт по 2 мин или 50 Вт по 3 мин, иногда прибавляют на каждой ступени 1 Вт/кг. В ступенях большей длитель- ности нет необходимости. Общая длительность выполнения должна быть не менее 6 мин, но и не более 12 мин. Уровень первой ступени желателен следующий:

а) 25-50 Вт для детей, подростков, женщин и старых людей;

б) 50-100 Вт для мужчин от 20 до 30 лет;

в) 50-100 Вт для тренированных женщин;

г) 100-200 Вт для тренированных мужчин.

При тестировании на третбане рекомендуются следующие нагрузки:

а) уровень - горизонтальный, начальная нагрузка 6 км/ч, увеличение скорости до 8-10 км/ч и т. д.;

б) с постоянной скоростью, но увеличивая наклон каждые 2 мин:

- при ходьбе 6 км/ч наклон увеличивается ступенеобразно на 2,5%;

- при беге 10 км/ч наклон увеличивается ступенеобразно на 2,5%. Измеряемые параметры в течение каждой минуты выполнения

теста:

•  пульс (ЧСС);

•  дыхательный объем;

•  О₂ потребление (V0₂);

•  продукция СО₂ в выдыхаемом воздухе.

Нагрузка повышается вплоть до достижения максимума аэробной мощности (МПК), признаком которого является наличие «плато» на графике функции мощность - потребление кислорода. Как правило, при этом уровень потребления кислорода на последующей ступени не отличается от предшествующей больше, чем на 5%.

Для анализа полученных данных на графике (рис. 11.2) против выполненных значений ступенчато повышающейся мощности откла- дываются соответствующие им зафиксированные величины потребления кислорода. При умеренных значениях мощности увеличение интенсивности сопровождается линейным приростом потребления кислорода. При более высоких показателях интенсивности нагрузки в зависимости мощность-потребление О₂ на графике обнаруживают отклонение от линейной зависимости с асимптотическим приближением к значениям МПК.

Показателем пика потребления кислорода может быть «кислородный пульс», который выражается формулой VO₂/ЧСС и вычисляется при помощи данных о газообмене и частоте сердечных сокращений на последних ступенях теста. Поскольку изменения в «кислородном пульсе» отражают изменения, произошедшие в ударном объеме, наиболее важном параметре, ограничивающем работоспособность человека, его падение в конце теста может рассматриваться как кардиоваскулярный критерий достижения или превышения максимальной аэробной производительности.

Рис. 11.2. Графическое определение МПК и критической мощности при ступенеобразно повышающейся нагрузки до отказа

Величина МПК выражается в л/мин. Однако, учитывая то обстоятельство, что абсолютные показатели МПК напрямую зависят от массы тела (чем ее больше, тем больше и энергетически активной массы), то для большей точности оценки используются относительные показатели МПК на килограмм массы тела (мл/кг«мин). (табл. 11.1)

Таблица 11.1. Оценка МПК у нетренированных здоровых людей (В.Л. Карпман с соавт., 1988)

Для установления величины критической мощности (скорости) W_Kp на графике (см. рис.11.2) проводится горизонтальная линия, соответствующая величине МПК, до пересечения с наклонной линией экстраполированного участка линейной зависимости функции мощ- ность-потребление кислорода. Мощность нагрузки, соответствующая точке пересечения, дает значение W_Kp. Таким образом, величина критической мощности - это наименьшая мощность, при которой возможно зафиксировать МПК. В данной зоне происходит качественные изменения метаболических процессов. В аналоговой форме она определяется участком кривой, где один вид функциональной зависимости переходит в другой.

В ходе бега на «критической» скорости или выполнения велоэргометрической нагрузки на «критической» мощности были выделены два типа динамика потребления кислорода:

•  МПК при работе на критической скорости держится в устойчивом состоянии лишь незначительное время, после чего начинается падение потребления кислорода с одновременным снижением физической работоспособности, что проявляется в неспособности поддерживать заданную скорость бега или нагрузку. Это характерно для спортсменов с низким уровнем работоспособности.

•  Потребление О₂ на уровне МПК длительно (иногда до 10 мин) удерживается на критической скорости или мощности. Динамика такого типа характерна для наиболее хорошо подготовленных спортсменов, особенно тренирующихся «на выносливость».

Таким образом, можно выделить еще один критерий физической работоспособности в видах деятельности, связанных с преимущественно аэробным энергетическим обеспечением, - способность к длительному поддержанию МПК в ходе работы. Этот параметр называют аэробной емкостью. Отсюда более эффективным тестом оценки работоспособности является тест на длительность удержания критической мощности или скорости. Однако он предъявляет еще большие требования к функциональным возможностям человека и его обычно используют при тестировании наиболее квалифицированных спортсменов.

Заслуживает внимания еще один метаболический критерий, получивший за последние годы достаточно широкое применение в физиологии мышечной деятельности, - так называемый анаэробный порог (порог анаэробного обмена - ПАНО). Определение ПАНО заключается в нахождении «критической» зоны мощности, выше которого энергетический запрос уже не может быть обеспечен только аэробным путем. Важно помнить, что аэробный путь энергопродукции дает в 19 раз больше АТФ, чем анаэробный. При повышении интенсивности нагрузки выше ПАНО расходование мышечного гликогена происходит с образованием молочной кислоты. Включение анаэробных источников может быть установлено по увеличению лактата в крови выше базового уровня 4 мМ/л. Значе- ние конкретного уровня мощности, в зоне которой начинает включаться механизм анаэробного метаболизма с образованием лактата, имеет важное значение для практических целей. Данный показатель можно классифицировать как важнейший критерий аэробных

способностей, и в условиях физической деятельности умеренной интенсивности ПАНО является более информативным критерием, нежели МПК.

Корректным определением АП было бы использование показателей, изменение которых выступает как следствие метаболического ацидоза (нарушение постоянства внутренней среды при избыточ- ном образовании кислот, когда буферные резервы снижаются ниже нормы). Этому условию отвечает критерий ExcCO₂ (избыток выделения СО₂), который весьма точно воспроизводит изменения содержания молочной кислоты и бикарбонатов крови.

При нагрузках, не превосходящих ПАНО, ExcCO₂ практически не изменяется, оставаясь постоянным в пределах 2 мл/кг«мин. При превышении и ПАНО величины ExcCO₂ обнаруживают экспотенциальное возрастание. Мощность нагрузки, в пределах которой начинает наблюдаться этот процесс, и будет зоной ПАНО для данного индивидуума в данном виде физической деятельности. Показатель ПАНО часто рассчитывается в процентах от значения МПК, и чем значительнее эта величина, тем выше может быть оценена работоспособность спортсмена. У него при большей интенсивности нагрузки включаются анаэробные механизмы энергопродукции с соответствующим закислением внутренней среды и наступлением утомления.

Тест Новакки. Своеобразной разновидностью максимального теста с регистрацией лишь «критической» мощности без данных газоанализа является тест Новакки. 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/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 в процедуре ЛГ и оценки эффективности реабилитационного процесса. В последнем случае начинать пробу нужно с нагрузки 0,25 Вт/кг массы тела обследуемого. В таблице 11.2 приведена оценка результатов теста для здоровых лиц.

Таблица 11.2. Оценка результатов теста Новакки

11.2.3. Определение максимальной аэробной производительности при помощи субмаксимальных тестов

Тест PWC₁₇₀. Прямое определение максимальной аэробной производительности при помощи тестов с максимальной нагрузкой часто бывает невозможным. При обследовании некоторых индивидов или популяционных групп следует избегать максимальных нагрузок, учитывая возраст, отклонения в состоянии здоровья или нежелание испытуемых делать максимальные усилия. В таких случаях необходимо прибегать к использованию субмаксимальных тестов, где нагруз- ка, предъявляемая испытуемому, умерена по своей интенсивности.

Достаточно точна и доступна как функциональная проба, оценивающая физическую работоспособность, проба Sjostrand-Wahlund

или тест PWC₁₇₀. Он основан на определении мощности мышечной нагрузки, при которой ЧСС могла бы повыситься до 170 уд/мин. PWC означает Physical Working Capacity (в переводе с английского «физическая работоспособность»).

Определение физической работоспособности при помощи теста PWC₁₇₀ базируется на двух фактах, известных из физиологии:

•  учащение сердцебиения при мышечной работе прямо пропорционально ее интенсивности (мощности);

•  степень учащения сердцебиения при всякой (непредельной) физической нагрузке обратно пропорциональна способности испытуемого выполнять мышечную работу данной интенсивности (мощности), т.е. физической работоспособности, и определяется экономичностью.

Таким образом ЧСС при мышечной работе может быть использована в качестве надежного критерия физической работоспособности человека. Выбор же ЧСС, равной 170 уд/мин, определяется важным с физиологической точки зрения фактом, что она характеризует оптимальную зону функционирования кардиореспираторной системы при физической нагрузке с максимальными значениями сердечной производительности, а с методической точки зрения - окончанием линейного взаимоотношения между мощностью нагрузки и ЧСС. Дальнейшее учащение сердечных сокращений приводит к снижению ударного объема крови.

Рис. 11.3. Графический метод расчета величины PWC₁₇₀ по двум нагрузкам

В довольно большом диапазоне мощностей физических нагрузок взаимоотношение между ЧСС и мощностью нагрузки оказывается практически линейным, что делает возможной линейную экстраполяцию при расчете PWC₁₇₀ по двум относительно небольшим нагрузкам. Расчеты PWC₁₇₀ ведутся как графически (рис. 11.3), так и путем подстановки экспериментальных значений ЧСС и мощности работы в следующую формулу ( В.Л. Карпман):

f₁ - частота сердечных сокращений на первой нагрузке: f₂ - частота сердечных сокращений на второй нагрузке; W₁ - мощность первой нагрузки; W₂ - мощность второй нагрузки.

Мощность 1-й нагрузки для здоровых лиц составляет 6 кгм/мин (1 Вт) на 1 кг массы тела, длительность - 5 мин, что обеспечивает к концу ее выполнения устойчивого состояния сердечной деятельности достигла. Для лиц с низкой физической подготовленностью мощность первой нагрузки может составлять 3 кгм/мин (0,5 Вт) на 1 кг массы тела. Для спортсменов при выборе 1-й нагрузки предлагается учитывать массу тела и спортивную специализацию (табл. 11.3). Час- тота педалирования - 60-70 об/мин. Частоту сердечных сокращений определяют на последних 30 с 5-й минуты работы. Для этих целей удобны кардиомониторы различной конструкции. После первой нагрузки - трехминутный отдых.

Таблица 11.3. Мощность первой нагрузки ( W₁, кгм/мин), рекомендуемая для определения PWC₁₇₀ у спортсменов различной специализации и массы тела (Карпман В.Л. с соавт., 1988))

Мощность второй нагрузки зависит от мощности первой нагрузки и частоты сердечных сокращений при ней. Для получения достовер- ного результата она должна обеспечивать ЧСС, близкую к 170 уд/мин. Обычно для этого используют справочные таблицы (табл. 11.4). Частота педалирования, время работы и подсчет пульса при второй нагрузке аналогичны первой нагрузке.

Таблица 11.4. Мощность второй нагрузки ( W₂, кгм/мин), рекомендуемая для определения PWC₁₇₀ (Карпман В.Л. с соавт., 1988)

Для непрямого определения максимального потребления кислорода по частоте сердечных сокращений во время выполнения одноступенчатой субмаксимальной нагрузки на велоэргометре или ступеньке используется формула W. von Dobeln et al., 1967:

где W - мощность нагрузки на велоэргометре (в кгм/мин); f - частота сердечных сокращений на 6-й минуте нагрузки; Т - возраст обследуемого; е - основание натурального логарифма (2,718...).